KR101383827B1 - 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법 - Google Patents

인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 수평조명을 받아 촬영된 이미지와 수직조명을 받아 촬영된 이미지의 차 이미지를 생성하고, 입력된 패드데이터에 대응하여 패드 영역을 분리하고, 분리된 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하고, 상기 회색도 이미지를 투영하고, 투영된 이미지로부터 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하고, 상기 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 과정을 진행함으로써, 수직조명과 수평조명을 받아 촬영된 두 이미지의 차 이미지에서 직접 검사영역을 추출하므로 기존의 방법보다 더 정확한 솔더링 영역을 얻을 수 있고, 또한 패드데이터를 활용하여 검사하고자 하는 특정 영역만 검사하기 때문에 검사 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법{System and Method for Automatic Extraction of Soldering Regions in PCB}
본 발명은 솔더링 영역 검출기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 솔더링 영역을 검출하는데 용이하도록 함과 아울러 소요되는 시간을 단축시키기 위한 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전자기기의 수요가 급증하면서 전자기기를 구성하는 인쇄회로기판의 수요도 함께 증대하고 있다. 이에 따라 인쇄회로기판에 부품을 조립하고 땜납 처리를 함에 있어, 이전보다 더 높은 정확성과 빠르기를 요구하고 있다. 이러한 요구에 따라 인쇄회로기판의 제조 공정과정에서 발생하는 불량 및 오차를 줄이기 위한 다양한 검사 방법도 필요하게 된다.
인쇄회로기판의 검사방법에는 인쇄회로기판에 조립된 부품 및 솔더링 영역의 대한 캐드(CAD)데이터를 이용하거나, 인쇄회로기판의 이미지를 이용하는 등의 방법이 있다.
하지만, 인쇄회로기판 하나에 수 백개가 넘는 솔더링 영역을 수동으로 추출하는 방법은 검사과정에 많은 시간을 필요로 할 뿐만 아니라 사용상의 편리성도 낮다는 단점이 있다.
이 문제점이 개선된 솔더링 영역을 자동으로 추출하는 방법(국내등록특허 제10-1008585호)은, 인쇄회로기판에 대응하여 입력된 거버파일로부터 패드데이터를 추출하고, 이 패드데이터를 이용하여 솔더링 영역을 검출한다. 하지만 이 방법을 사용할 경우, 실제 솔더링 영역과 입력 받은 패드데이터의 영역에는 차이가 있기 때문에 정확성이 떨어진다.
회로기판의 이미지를 이용하는 방법 중 소프트웨어 모델과 비교하는 방법(국내등록특허 제10-0830523호)은, 실제 검사할 부품이미지 자체를 소프트웨어의 임의의 모델과 비교하여 유사한 특성을 갖는 모델을 찾아 검출하는 방식이다. 이 방법은 실제 검사할 이미지와 비교하기 위한 소프트웨어 모델의 데이터베이스를 필요로 한다. 뿐만 아니라 다양한 소프트웨어 모델과 유사한 모델을 찾아내기 위한 비교 작업, 그 중에서 동일한 구조를 갖는 모델을 찾아내기 위한 비교 작업, 그 결과를 이용하여 이미지의 정확한 위치에 대하여 검출하는 작업의 3단계의 과정을 거치게 되므로, 솔더링 영역을 검출하는데 과도한 연산 시간이 소요되는 문제점이 있다.
회로기판의 이미지를 이용하는 방법 중 청색 조명과 레이저를 사용하여 솔더링 영역을 검출하는 방법(국내등록특허 제10-0281881호)은, 청색 조명으로 솔더의 테두리를 검출하고 레이저로 솔더의 높이를 측정하는 방식으로 솔더링 영역을 검출한다. 이 방법은 솔더의 경사진 부분에서 가장 밝게 청색조명을 반사하는 특성을 이용해 테두리를 검출한 후, 레이저로 인쇄회로기판의 회로패턴과 솔더의 높이를 검출한다. 하지만 이 방법은 솔더링 영역을 검출하기 위해 검출된 테두리영역의 위치와 크림 솔더의 기준 값을 비교한 후 레이저로 테두리 내부의 영역을 검출하는 방식으로서, 두 번의 검사가 이루어지게 된다. 뿐만 아니라 부품 조립이 완료된 후 같은 방법을 적용하게 되면 부품의 리드 부분과 솔더 영역의 구분이 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0830523호(공고일 2008.05.21.) 대한민국 등록특허공보 제10-0281881호(공고일 2001.02.15.) 대한민국 등록특허공보 제10-1008585호(공고일 2011.01.17.)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 수직조명과 수평조명을 받아 촬영된 두 이미지의 차 이미지에서 직접 검사영역을 추출함으로써 솔더링 영역을 검출하는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템은, 수직조명과 수평조명이 부품조립이 완료된 인쇄회로기판의 상면으로 각각 출사한 상태에서 촬영된 영상의 차 이미지에 대해, 패드데이터에 대응하여 패드 영역을 분리하는 패드 영역 분리부; 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하는 이진화부; 회색도 이미지로부터 솔더링 영역을 추출하는 솔더링 영역 추출부; 상기 회색도 이미지를 투영하는 투영부; 투영된 이미지로부터 상기 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하는 경계선 검출부; 및 상기 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 솔더 영역 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법은, 수평조명을 받아 촬영된 이미지와 수직조명을 받아 촬영된 이미지의 차 이미지를 생성하는 단계; 입력된 패드데이터에 대응하여 패드 영역을 분리하는 단계; 분리된 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하는 단계; 상기 회색도 이미지를 투영하는 단계; 투영된 이미지로부터 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하는 단계; 및 상기 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투영은 투영하고자 하는 이미지에 대한 임의의 화소 밝기 값을 기준으로 하며, 상기 이미지의 가로 축 또는 세로 축 중에 하나의 축을 기준으로 기준 화소 밝기 값보다 밝은 화소들의 개수를 연산하여 기준 축으로 투영하며, 상기 기준 축은 솔더 영역과 리드 영역의 경계선에 수직이 되는 축으로 결정한다. 그리고, 상기 패드데이터는 거버파일로부터 추출된 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법에 따르면, 수직조명과 수평조명을 받아 촬영된 두 이미지의 차 이미지에서 직접 검사영역을 추출하므로 기존의 방법보다 더 정확한 솔더링 영역을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 패드데이터를 활용하여 검사하고자 하는 특정 영역만 검사하기 때문에 검사 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템의 구성도이다.
도 2는 패드데이터와 패드 영역 및 솔더링 영역, 솔더 영역의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법의 흐름도이다.
도 4는 수평조명과 수직조명의 이미지 및 차 이미지의 예시도이다.
도 5는 차 이미지에서 패드데이터에 따라 추출된 패드 영역 이미지 예시도이다.
도 6은 추출된 솔더링 영역 이미지의 예시도이다.
도 7은 투사를 적용한 솔더와 리드영역의 분리과정 흐름도이다.
도 8은 솔더링 영역 이미지의 회색도 이미지에 대한 투영 결과이미지 예시도이다.
도 9는 부품의 리드 부분과 솔더링 영역의 경계선을 찾아 표시한 이미지 예시도이다.
도 10은 추출된 솔더 영역과 리드 영역의 결과 이미지 예시도이다.
이하, 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템은, 수직조명(미도시) 및 수평조명(미도시)과, 수직조명과 수평조명 각각이 부품조립이 완료된 인쇄회로기판의 상면으로 출사한 상태에서 촬영된 영상의 차이 이미지(이하, "차 이미지"라 함)를 생성하는 영상 처리부(미도시)와, 거버파일로부터 추출된 패드데이터에 대응하여 차 이미지에서 패드 영역을 분리하는 패드 영역 분리부(1)와, 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하는 이진화부(2)와, 회색도 이미지로부터 솔더링 영역을 추출하는 솔더링 영역 추출부(3)와, 회색도 이미지를 투영하는 투영부(4)와, 투영된 이미지로부터 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하는 경계선 검출부(5)와, 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 솔더 영역 추출부(6)를 포함한다.
여기서, 인쇄회로기판을 촬영할 때, 수직조명을 받아 촬영된 이미지와 수평조명을 받아 촬영된 이미지는 연속으로 각각 촬영하는 것이 바람직하다.
한편, 패드 영역 분리부(1)와, 이진화부(2)와, 솔더링 영역 추출부(3)와, 투영부(4)와, 경계선 검출부(5)와, 솔더 영역 추출부(6)는 해당 기능을 명확하게 구분하기 위해 제시한 일례이며, 이들 구성은 하나의 프로세서에 의해 일괄처리될 수 있을 것이다. 또한, 이러한 기능을 갖는 프로그램에 의해 일련의 과정이 수행될 것이다.
그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 패드데이터와 패드 영역 및 솔더링 영역, 솔더 영역의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 인쇄회로기판에 실장될 부품과 솔더링 영역에 대한 명칭 및 패드데이터의 예를 명시한 이미지로서, 패드데이터는 가로길이와 세로길이, 중점의 좌표를 포함한다. 패드데이터로 추출된 영역을 패드 영역이라고 하며, 해당 패드 영역 내에서 납땜이 된 부분을 솔더링 영역이라고 한다. 솔더링 영역은 솔더 영역과 부품의 전극인 리드 영역으로 구성된다. 패드 영역이미지가 추출되면 해당 이미지를 이진화부 과정을 거쳐 회색도 이미지로 변환한다.
도 3은 본 발명의 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 수평조명을 받아 촬영된 이미지와 수직조명을 받아 촬영된 이미지의 차 이미지와(S1 ~ S3), 거버파일로부터 추출된 패드데이터가 입력된다(S4 ~ S5).
이어서, 입력된 패드데이터에 따라 패드 영역을 분리하고(S6), 여기서 분리된 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하고(S7), 이 회색도 이미지로부터 솔더링 영역을 추출한다(S8).
이후, 회색도 이미지를 투영하고, 투영된 이미지로부터 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하고, 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 과정을 더 진행한다. 이는 도 7에서 설명하기로 한다.
도 4는 수평조명과 수직조명의 이미지 및 차 이미지의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법을 실시하기 위한 입력이미지의 예시로서, 왼쪽부터 순서대로 수평조명이미지, 수직조명이미지, 차 이미지를 각각 나타낸다.
도 5는 차 이미지에서 패드데이터에 따라 추출된 패드 영역 이미지 예시도이다.
도 5를 참조하면, 입력된 차 이미지가 패드데이터에 따라 추출된 패드 영역의 컬러이미지를 예시하고 있다.
도 6은 추출된 솔더링 영역의 회색도 이미지 예시도이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 컬러이미지를 회색도 이미지로 변환과정을 거쳐 검출한 솔더링 영역 이미지를 도시하고 있다.
도 7은 투사를 적용한 솔더와 리드영역의 분리과정 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 검출된 솔더링 영역을 솔더 영역과 리드 영역으로 구분하기 위해, 추출된 솔더링 영역 이미지를 투영한다(S81). 이미지 투영은 투영하고자 하는 이미지에 대한 임의의 화소 밝기 값을 기준으로 한다. 이미지의 가로 축 또는 세로 축 중에 하나의 축을 기준으로 기준 화소 밝기 값보다 더 밝은 화소들의 개수를 연산하여 기준 축으로 투영한다. 이 때, 투영할 축은 후에 검출할 솔더 영역과 리드 영역의 경계선에 수직이 되는 축으로 결정한다. 경계선은 상대적으로 리드 영역과 솔더 영역보다 밝은 값의 화소가 적기 때문에 투영된 결과를 히스토그램으로 확인하면 골이 깊어지는 부분을 확인할 수 있다. 이 경계선을 검출한다(S82). 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역과 리드 영역을 분리한다(S83 ~ S84). 즉, 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출할 수 있다.
도 8은 솔더링 영역 이미지의 회색도 이미지에 대한 투영 결과이미지 예시도이다.
도 8을 참조하면, 도 5의 솔더링 영역 이미지의 회색도를 수직 축에 대하여 투영하고 그 결과에 대하여 임의의 임계값 이상의 값을 갖는 픽셀의 개수를 히스토그램 형식으로 나타낸 것이다.
도 9는 부품의 리드 부분과 솔더링 영역의 경계선을 찾아 표시한 이미지 예시도이다.
도 9를 참조하면, 도 8의 투영된 결과에 따라 검출한 솔더 영역과 리드 영역의 경계를 표시한 예이다.
도 10은 추출된 솔더 영역과 리드 영역의 결과 이미지 예시도이다.
도 10을 참조하면, 도 9의 경계선을 기준으로 솔더링 영역을 솔더 영역과 리드 영역으로 분리한 결과이미지를 도시하고 있다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 패드 영역 분리부
2 : 이진화부
3 : 솔더링 영역 추출부
4 : 투영부
5 : 경계선 검출부
6 : 솔더 영역 추출부

Claims (5)

  1. 수직조명과 수평조명이 부품조립이 완료된 인쇄회로기판의 상면으로 각각 출사한 상태에서 촬영된 영상의 차 이미지에 대해, 패드데이터에 대응하여 패드 영역을 분리하는 패드 영역 분리부;
    패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하는 이진화부;
    회색도 이미지로부터 솔더링 영역을 추출하는 솔더링 영역 추출부;
    상기 회색도 이미지를 투영하는 투영부;
    투영된 이미지로부터 상기 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하는 경계선 검출부; 및
    상기 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 솔더 영역 추출부를 포함하는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템.
  2. 수평조명을 받아 촬영된 이미지와 수직조명을 받아 촬영된 이미지의 차 이미지를 생성하는 단계;
    입력된 패드데이터에 대응하여 패드 영역을 분리하는 단계;
    분리된 패드 영역 이미지를 회색도 이미지로 변환하는 단계;
    상기 회색도 이미지를 투영하는 단계;
    투영된 이미지로부터 솔더링 영역과 리드 영역의 경계선을 검출하는 단계; 및
    상기 경계선을 기준으로 하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투영은 투영하고자 하는 이미지에 대한 임의의 화소 밝기 값을 기준으로 하며, 상기 이미지의 가로 축 또는 세로 축 중에 하나의 축을 기준으로 기준 화소 밝기 값보다 밝은 화소들의 개수를 연산하여 기준 축으로 투영하는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준 축은 솔더 영역과 리드 영역의 경계선에 수직이 되는 축으로 결정하는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 패드데이터는 거버파일로부터 추출되는 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 방법.
KR1020130044831A 2013-04-23 2013-04-23 인쇄회로기판의 솔더링 영역 자동검출 시스템 및 방법 KR101383827B1 (ko)

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