KR101399431B1 - 솔더 영역의 측정방법 - Google Patents

Abstract

인쇄회로기판 상의 솔더 영역을 측정하기 위하여, 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 조사하여 복수의 컬러 이미지들을 획득한 후, 컬러 이미지들의 색좌표 변환을 통해 얻어진 컬러별 채도 정보를 이용하여 세츄레이션 맵을 생성한다. 이후, 컬러 이미지들의 색좌표 변환을 통해 얻어진 컬러별 명도 정보를 이용하여 세츄레이션 맵으로부터 솔더 영역을 설정하고, 솔더 영역 내에서의 컬러별 채도 평균을 산출한다. 이후, 컬러별 채도 정보와 컬러별 채도 평균을 이용하여 베리언스 맵을 생성한 후, 베리언스 맵의 픽셀별 베리언스 값을 비교하여 실질적으로 솔더가 도포된 솔더 영역을 나타내는 솔더 맵을 생성한다. 이에 따라, 인쇄회로기판 상의 솔더 영역을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

Description

솔더 영역의 측정방법{METHOD OF MEASURING AN AREA OF A SOLDER}

본 발명은 솔더 영역의 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판 상에서 솔더 영역을 정확히 분리할 수 있는 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자장치 내에는 적어도 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)이 구비된다. 이러한 인쇄회로기판은 보통 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성된 연결 패드부 및 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결된 전자 부품 등을 포함한다.

상기 전자 부품에는 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결되기 위한 연결 단자가 구비되어 있고, 이러한 연결 단자는 일반적으로 상기 연결 패드부 상에 도포된 솔더 페이스트에 의해 상기 연결 패드부와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 인쇄회로기판을 제조하는 방법 중에는 상기 솔더 페이스트를 상기 연결 패드부 상에 도포하는 단계가 필수적으로 포함된다.

한편, 상기 연결 패드부 상에 도포된 상기 솔더 페이스트의 양은 상기 연결 패드부와 상기 연결 단자 사이의 전기적인 연결관계에 영향을 줄 수 있다. 즉, 과도하게 많은 양의 솔더 페이스트가 도포될 경우, 서로 인접한 연결 패드부들 사이에서 단락(shorting) 불량이 발생될 수 있고, 상대적으로 적은 양의 솔더 페이스트가 도포될 경우, 상기 연결 패드부 및 상기 연결 단자 사이에서의 전기적인 접촉 불량이 발생될 수 있다.

이와 같이, 상기 연결 패드부 상에 도포된 상기 솔더 페이스트의 양이 상기 연결 패드부와 상기 연결 단자 사이의 전기적인 연결관계에 중대한 영향을 줄 수 있기 때문에 도포되는 상기 솔더 페이스트의 체적을 정확하게 측정하는 과정이 필요하다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인쇄회로기판 상에 도포된 솔더 영역을 정확히 측정할 수 있는 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 솔더 영역의 측정 정밀도를 높이기 위하여 컬러별 솔더 영역의 측정에 앞서 컬러별 균일성을 보정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정밥법은 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 조사하여 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계, 획득된 상기 컬러 이미지들을 이용하여 세츄레이션 맵(saturation map)을 생성하는 단계 및 상기 세츄레이션 맵을 이용하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함한다.

상기 컬러 이미지들을 획득하는 단계는, 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 각각 조사하여 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지를 각각 획득할 수 있다.

상기 세츄레이션 맵을 생성하는 단계는, 상기 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 색상(hue), 채도(saturation) 및 명도(intensity) 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하는 단계, 및 상기 컬러별 채도 정보를 이용하여 상기 세츄레이션 맵을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 솔더 영역을 추출하는 단계는, 상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 상기 세츄레이션 맵으로부터 배선 패턴 및 다크 솔더레지스트 영역 중 적어도 1개 이상의 영역을 제외하고 솔더 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 솔더 영역을 추출하는 단계는, 상기 솔더 영역 내에서의 컬러별 채도 평균을 산출하는 단계를 포함한다.

상기 솔더 영역을 추출하는 단계는, 상기 컬러별 채도 정보와 상기 컬러별 채도 평균을 이용하여 베리언스 맵(variance map)을 생성하는 단계, 및 상기 베리언스 맵의 픽셀별 베리언스 값을 임계값과 비교하여 실질적으로 솔더가 도포된 솔더 영역을 나타내는 솔더 맵을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 픽셀별 베리언스 값은 하기 수학식에 의해 획득될 수 있다.

픽셀별 베리언스 값 = abs(R-RA)+abs(G-GA)+abs(B-BA)

(여기서, 상기 R,G,B는 각 픽셀에 대한 컬러별 채도 정보이며, 상기 RA,GA,BA는 컬러별 채도 평균이다)

상기 솔더 영역의 측정방법은 획득된 상기 컬러 이미지들에 에버리지 필터를 적용하여 채도를 완화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 솔더 영역의 측정방법은 상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 켈리브레이션을 통해 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

*상기 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수의 컬러 조명들을 타겟(target)에 조사하여 복수의 컬러별 조명 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러별 조명 이미지들 각각에 대하여 픽셀별 명도(intensity)를 구하는 단계, 각각의 픽셀에 대하여 상기 픽셀별 명도와 임의의 기준명도의 비율에 해당하는 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 전체 픽셀에 대한 상기 컬러별 보상 비율을 데이터 베이스화한 상기 컬러별 보상 정보를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 컬러별 보상 비율을 이용하여 상기 컬러 이미지들을 보상하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기준 명도는 상기 컬러 이미지들 각각의 평균 명도일 수 있다.

상기 솔더 영역의 측정방법은, 상기 컬러 이미지를 획득하기 전에, 상기 복수의 컬러 조명들을 상기 인쇄회로기판에 도포된 솔더에 조사하여 복수의 컬러별 솔더 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러별 솔더 이미지들 각각으로부터 상기 솔더의 컬러별 명도(intensity)를 구하는 단계, 상기 솔더의 컬러별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 솔더의 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 이용하여 상기 컬러 이미지들을 보상하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기준 명도는 복수의 상기 컬러별 솔더 명도들의 평균 명도(intensity)일 수 있다.

상기 솔더 영역의 측정방법은, 상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 상기 복수의 컬러 조명들에 대한 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러 조명의 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 상기 복수의 컬러 조명들에 대한 솔더의 균일성 보정을 위한 솔더의 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 컬러 이미지들 각각에 상기 컬러 조명의 컬러별 보상 비율과 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 곱하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정방법은, 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 조사하여 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러 이미지들의 색좌표 변환을 통해 얻어진 컬러별 채도 정보를 이용하여 세츄레이션 맵을 생성하는 단계, 상기 컬러 이미지들의 색좌표 변환을 통해 얻어진 컬러별 명도 정보를 이용하여 상기 세츄레이션 맵으로부터 1차 솔더 영역을 설정하는 단계, 상기 1차 솔더 영역 내에서의 컬러별 채도 평균을 산출하는 단계, 상기 컬러별 채도 정보와 상기 컬러별 채도 평균을 이용하여 베리언스 맵을 생성하는 단계, 및 상기 베리언스 맵의 픽셀별 베리언스 값을 임계값과 비교하여 실질적으로 솔더가 도포된 2차 솔더 영역을 나타내는 솔더 맵을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 컬러별 균일성 보정방법은, 복수의 컬러 조명들을 그레이 타겟(gray target)에 조사하여 복수의 컬러별 조명 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러별 조명 이미지들 각각에 대하여 픽셀별 명도(intensity)를 구하는 단계, 각각의 픽셀에 대하여 상기 픽셀별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 전체 픽셀에 대한 상기 컬러별 보상 비율을 데이터 베이스화한 컬러별 보상 정보를 저장하는 단계를 포함한다.

상기 기준 명도는 상기 컬러별 조명 이미지들 각각의 평균 명도일 수 있다.

상기 컬러별 조명 이미지들을 획득하는 단계는, 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 각각 조사하여 적색 조명 이미지, 녹색 조명 이미지 및 청색 조명 이미지를 각각 획득한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 솔더 영역의 측정 방법은, 복수의 컬러 조명들을 순차적으로 인쇄회로기판에 조사하여 각 컬러 조명에 대응하는 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계, 획득된 상기 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 명도 정보를 획득하는 단계, 및 상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함한다.

상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 그레이 타겟 켈리브레이션을 통해 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계는, 상기 복수의 컬러 조명들을 그레이 타겟에 조사하여 복수의 컬러별 조명 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러별 조명 이미지들 각각에 대하여 픽셀별 명도를 구하는 단계, 각각의 픽셀에 대하여 상기 픽셀별 명도와 임의의 기준명도의 비율에 해당하는 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 상기 획득된 상기 컬러 이미지들에 상기 컬러별 보상 비율을 곱하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 상기 복수의 컬러 조명들을 상기 인쇄회로기판에 도포된 솔더에 조사하여 복수의 컬러별 솔더 이미지들을 획득하는 단계, 상기 컬러별 솔더 이미지들 각각으로부터 상기 솔더의 컬러별 명도를 구하는 단계, 상기 솔더의 컬러별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 솔더의 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계, 및 상기 획득된 상기 컬러 이미지들에 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 곱하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 솔더 영역을 추출하는 단계는, 상기 색좌표 변환을 통하여 컬러별 채도 정보를 획득하는 단계, 상기 컬러별 채도 정보를 이용하여 픽셀별 채도 정보를 나타내는 픽셀별 세츄레이션 값을 생성하는 단계, 및 상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 상기 픽셀별 세츄레이션 값에서 솔더 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 컬러 조명들을 통해 얻어진 컬러 이미지들을 이용하여 세츄레이션 맵 및 베리언스 맵을 생성하고 이를 통해 솔더 영역을 설정함으로써, 솔더 영역 측정의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 솔더 영역의 측정에 앞서 컬러 조명들에 대한 컬러별 균일성을 보정하는 과정 및 컬러 조명에 대한 솔더의 균일성을 보정하는 과정 중 적어도 하나의 보정 과정을 거침으로써, 측정의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명에 각각 대응되는 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 세츄레이션 맵의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 베리언스 맵의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 솔더 맵의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러별 균일성을 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 그레이 타겟을 대상으로 하여 획득한 적색 조명 이미지를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정방법에 사용되는 예시적인 3차원 형상 측정장치를 도시한 개념도이다.

*도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 형상 측정방법에 사용되는 3차원 형상 측정장치(100)는 스테이지(120), 영상 촬영부(130), 제1 조명 유닛(140), 제2 조명 유닛(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.

스테이지(120)는 인쇄회로기판 등의 측정대상물(110)을 지지하며, 제어부(160)의 제어에 따라 이동하면서 측정대상물(110)을 측정 위치로 이송시킨다. 스테이지(120)에 의해 측정대상물(110)이 영상 촬영부(130) 및 제1 조명 유닛(140)에 대하여 이동함에 따라, 측정대상물(110)에서의 측정 위치가 변경될 수 있다.

영상 촬영부(130)는 스테이지(120)의 상부에 설치되며, 측정대상물(110)로부터 반사되어온 광을 인가받아 측정대상물(110)에 대한 이미지를 촬영한다. 영상 촬영부(130)는 예를 들어, 스테이지(110)의 상부에서 스테이지(120)의 기준면에 대해 수직한 방향으로 설치된다.

*영상 촬영부(130)는 검사대상물(110)의 이미지 촬영을 위한 카메라 및 결상 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 카메라는 측정대상물(110)로부터 반사되어 나오는 광을 인가받아 측정대상물(110)의 이미지를 촬영하며, 예를 들어, CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 이루어질 수 있다. 상기 결상 렌즈는 상기 카메라의 하부에 배치되어, 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 광을 상기 카메라에서 결상시킨다.

영상 촬영부(130)는 제1 조명 유닛(140)에서 조사된 패턴 조명이 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 광을 인가받아 측정대상물(110)의 패턴 이미지를 촬영한다. 또한, 영상 촬영부(130)는 제2 조명 유닛(150)에서 조사된 컬러 조명이 측정대상물(110)에서 반사되어 나오는 광을 인가받아 측정대상물(110)의 컬러 이미지를 촬영한다.

제1 조명 유닛(140)은 스테이지(120)의 상부에 일정한 각도로 기울어지도록 설치된다. 제1 조명 유닛(140)은 측정대상물(110)의 3차원 형상을 측정하기 위한 조명으로, 패턴 조명을 생성하여 측정대상물(110)에 조사한다. 예를 들어, 제1 조명 유닛(140)은 스테이지(120) 기준면의 법선을 기준으로 약 30°정도 기울어진 각도로 패턴 조명을 조사한다.

제1 조명 유닛(140)은 측정 정밀도를 높이기 위하여, 여러 방향에서 패턴 조명을 조사할 수 있도록 복수가 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 조명 유닛들(140)은 영상 촬영부(130)를 중심으로 원주 방향을 따라 서로 일정 각도로 이격되게 설치된다. 예를 들어, 3차원 형상 측정장치(100)는 60°의 각도로 이격되게 설치된 6개의 제1 조명 유닛들(140)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 3차원 형상 측정장치(100)는 2개, 3개, 4개 또는 8개 등의 다양한 개수의 제1 조명 유닛들(140)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 조명 유닛들(140)은 일정한 시간 간격을 두고 측정대상물(110)에 대하여 서로 다른 방향에서 패턴 조명을 조사한다.

각각의 제1 조명 유닛(140)은 패턴 조명을 생성하기 위해 광원(142) 및 격자 소자(144)를 포함할 수 있다. 광원(142)에서 발생된 조명은 격자 소자(144)를 통과하면서 패턴 조명으로 변환된다. 격자 소자(144)는 위상천이된 패턴 조명을 발생시키기 위하여 페이조 엑추에이터(piezo actuator : PZT) 등의 격자이송장치를 통해 2π/n 만큼씩 n번 이송된다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 제1 조명 유닛(140)은 격자 소자(144)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(110)로 패턴 조명을 조사한다. 한편, 제1 조명 유닛(140)은 격자 소자(144)를 통해 형성된 패턴 조명을 포커싱하여 측정대상물(110)에 투영하기 위한 투영 렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다.

제2 조명 유닛(150)은 측정대상물(110)의 2차원적 영상을 획득하기 위한 것으로서, 컬러 조명을 발생시켜 측정대상물(110)에 조사한다. 제2 조명 유닛(150)은 서로 다른 색의 광을 발생시키는 복수의 컬러 조명부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 조명 유닛(150)은 적색 조명을 발생시키는 적색 조명부(152), 녹색 조명을 발생시키는 녹색 조명부(154) 및 청색 조명을 발생시키는 청색 조명부(156)를 포함할 수 있다. 적색 조명부(152), 녹색 조명부(154) 및 청색 조명부(156)는 측정대상물(110)의 상부에서 원형으로 배치되어 측정대상물(110)에 각각 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 조사한다.

제어부(160)는 상기에서 언급한 구성요소들의 동작을 전체적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(160)는 측정대상물(110)을 측정 위치에 배치시키기 위해 스테이지(120)의 이송을 제어한다. 제어부(160)는 복수의 제1 조명 유닛들(140)을 순차적으로 동작시키며, 각 제1 조명 유닛(140)의 격자 소자(144)를 피치 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(110)로 패턴 조명을 조사하도록 제1 조명 유닛(140)을 제어한다. 제어부(160)는 측정대상물(110)의 2차원적 이미지를 획득하기 위하여 측정대상물(110)로 컬러 조명을 조사하도록 제2 조명 유닛(150)의 동작을 제어한다. 제어부(160)는 제1 조명 유닛(140)에서 조사된 패턴 조명이 측정대상물(110)에 의해 반사된 패턴 이미지 및 제2 조명 유닛(150)에서 조사된 컬러 조명이 측정대상물(110)에 의해 반사된 컬러 이미지를 촬영하도록 영상 촬영부(130)를 제어한다. 또한, 제어부(160)는 영상 촬영부(130)에서 촬영된 패턴 이미지 및 컬러 이미지를 이용하여 측정대상물(110)의 3차원 형상을 측정한다.

이하, 상기와 같은 3차원 형상 측정장치를 이용하여 인쇄회로기판에 도포된 솔더 영역을 측정하는 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 상의 솔더 영역의 측정방법을 나타낸 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(110) 상에 도포된 솔더 영역을 측정하기 위하여, 먼저 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판(110)에 조사하여 복수의 컬러 이미지들을 획득한다(S100). 즉, 제2 조명 유닛(150)을 이용하여 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판(110)에 순차적으로 조사한 후, 영상 촬영부(130)를 이용하여 각 컬러 조명에 대응하는 컬러 이미지를 획득한다. 예를 들어, 제2 조명 유닛(150)에 구비된 적색 조명부(152), 녹색 조명부(154) 및 청색 조명부(156)를 이용하여 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 인쇄회로기판(110)에 각각 조사한 후, 각각의 컬러 조명에 대응되는 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지를 획득한다.

도 3은 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명에 각각 대응되는 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 서로 다른 파장을 갖는 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 사용함에 따라, 색수차로 인해 시야 범위(field of view : FOV) 내에서의 적색 이미지(210), 녹색 이미지(220) 및 청색 이미지(230)의 분포가 서로 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

이후, 획득된 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 색상(hue), 채도(saturation) 및 명도(intensity) 등이 포함된 HSI 정보를 획득한다. 이와 같은 RGB 정보로부터 HSI 정보로 변환하는 과정은 주지의 방법을 통하여 이루어질 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 획득된 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 하기 전에, 획득된 컬러 이미지들에 각각 에버리지 필터를 적용하여 채도를 완화시키는 과정을 거칠 수 있다.

이후, 상기 HSI 정보 중 컬러별 채도 정보를 이용하여 세츄레이션 맵(saturation map)(300)을 생성한다(S110). 생성된 세츄레이션 맵(300)에 대한 일 예가 도 4에 도시되어 있다.

상기 세츄레이션 맵(300)은 적색 이미지(210), 녹색 이미지(220) 및 청색 이미지(230)의 각 픽셀별 채도 정보를 이용하여 생성할 수 있다. 구체적으로, 세츄레이션 맵(300)은 다음의 <수학식 1>을 통해 산출된 픽셀별 채도를 바탕으로 생성할 수 있다.

<수학식 1>

saturation = (1-3*Min(R,G,B)/(R+G+B))

상기 <수학식 1>에서, R은 적색 이미지(210)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, G는 녹색 이미지(220)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, B는 청색 이미지(230)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이다.

상기 <수학식 1>을 통해 생성된 세츄레이션 맵(300)은 0 ~ 1의 값을 가지며, 1에 가까울수록 원색임을 나타낸다. 일반적으로, 솔더(310)는 무채색에 가깝기 때문에, 세츄레이션 맵(300) 상에서 0에 가까운 값을 갖는 영역을 일차적으로 솔더 영역으로 판단할 수 있다.

그러나, 솔더(310) 이외에 배선 패턴(320) 및 다크 솔더레지스트(dark solder resist)(330) 등도 무채색에 가깝기 때문에, 세츄레이션 맵(300) 상에서 배선 패턴(320) 영역 및 다크 솔더레지스트(330) 영역 등이 솔더 영역으로 오인될 수 있다.

따라서, 세츄레이션 맵(300)의 생성 후, 세츄레이션 맵(300)으로부터 배선 패턴(320) 및 다크 솔더레지스트(330) 등의 불필요한 영역을 제거할 필요가 있다.

이를 위해, 상기 HSI 정보 중 컬러별 명도 정보를 이용하여 세츄레이션 맵(300)으로부터 배선 패턴(320) 및 다크 솔더 레지스트(330) 영역 중 적어도 하나 이상의 영역을 제외하고 1차 솔더 영역을 설정한다(S120).

상기 1차 솔더 영역의 설정은 컬러 이미지들의 색좌표 변환을 통해 얻어진 HSI 정보 중에서 명도 정보를 이용하여 진행될 수 있다. 구체적으로, 솔더(310), 배선 패턴(320) 및 다크 솔더레지스트(330)는 채도 측면에서는 큰 차이가 없을 수 있으나, 명도 측면에서는 상당한 차이를 갖는다. 즉, 금속으로 이루어진 배선 패턴(320)은 솔더(310)에 비하여 반사율이 높아 솔더(310)에 비하여 명도가 높게 나오며, 다크 솔더레지스트(330)는 솔더(310)에 비하여 반사율이 낮아 솔더(310)에 비하여 명도가 상당히 낮게 나오게 된다. 따라서, 이러한 명도의 차이를 이용하여 솔더(310)에 비하여 명도가 높거나 낮은 영역을 제거함으로써, 배선 패턴(320) 및 다크 솔더레지스트(330) 등의 불필요한 영역을 세츄레이션 맵(300)으로부터 제거할 수 있다.

이후, 상기 1차 솔더 영역 내에서의 컬러별 채도 평균을 산출한다(S130). 즉, 설정된 상기 1차 솔더 영역을 기준으로, 도 3에 도시된 적색 이미지(210), 녹색 이미지(220) 및 청색 이미지(230) 각각에 대한 컬러별 채도 평균을 산출한다. 이렇게 산출된 상기 컬러별 채도 평균은 실질적으로 솔더(310)가 존재한다고 판단된 상기 1차 솔더 영역에 대한 채도 평균이므로, 실질적인 솔더(310)의 채도에 대한 기준으로 삼을 수 있다.

이후, 상기 컬러별 채도 정보와 상기 컬러별 채도 평균을 이용하여 베리언스 맵(variance map)(400)을 생성한다(S140). 생성된 배리언스 맵(400)에 대한 일 예가 도 5에 도시되어 있다.

상기 베리언스 맵(400)은 적색 이미지(210), 녹색 이미지(220) 및 청색 이미지(230)의 각 픽셀별 채도 정보와 적색 이미지(210), 녹색 이미지(220) 및 청색 이미지(230)의 상기 컬러별 채도 평균을 이용하여 생성할 수 있다. 구체적으로, 베리언스 맵(400)은 다음의 <수학식 2>를 통해 산출된 픽셀별 베리언스 값을 바탕으로 생성할 수 있다.

<수학식 2>

variance = abs(R-RA)+abs(G-GA)+abs(B-BA)

상기 <수학식 2>에서, R은 적색 이미지(210)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, G는 녹색 이미지(220)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이고, B는 청색 이미지(230)에서의 각 픽셀에 대한 채도 정보이다. 또한, RA는 적색 이미지(210)의 상기 1차 솔더 영역에 대한 채도 평균이고, GA는 녹색 이미지(220)의 상기 1차 솔더 영역에 대한 채도 평균이고, BA는 청색 이미지(230)의 상기 1차 솔더 영역에 대한 채도 평균이다.

상기 <수학식 2>에서, 각 픽셀에 대한 컬러 이미지의 채도와 채도 평균의 차이가 클수록 해당 픽셀의 베리언스 값은 크게 나오고, 각 픽셀에 대한 컬러 이미지의 채도와 채도 평균의 차이가 작을수록 해당 픽셀의 베리언스 값은 작게 나오게 된다. 즉, 각 픽셀의 베리언스 값이 작을수록 해당 픽셀은 솔더일 가능성이 높은 반면, 각 픽셀의 베리언스 값이 클수록 해당 픽셀은 솔더가 아닐 가능성이 높은 것을 의미한다.

이후, 베리언스 맵(400)의 픽셀별 베리언스 값을 임계값과 비교하여 실질적으로 솔더가 도포된 2차 솔더 영역을 나타내는 솔더 맵(500)을 생성한다(S150). 생성된 솔더 맵(500)에 대한 일 예가 도 6에 도시되어 있다.

상기 2차 솔더 영역을 설정하는 방법은 베리언스 값에 대한 임의의 임계값을 사용자가 설정한 후, 해당 픽셀의 베리언스 값이 임계값을 넘으면 해당 픽셀은 솔더 영역이 아닌 것으로 판단하고, 해당 픽셀의 베리언스 값이 임계값을 넘지 않으면 해당 픽셀은 솔더 영역인 것으로 판단하는 방식으로 이루어질 수 있다. 한편, 베리언스 값에 대한 임계값을 설정하는 방법으로, 통계적인 방법을 이용한 Otsu 알고리즘을 사용할 수 있다. Otsu 알고리즘은 임계값을 설정하는데 있어서 비용함수를 설정하고 그 비용함수의 최소값을 주는 값으로 임계값을 취하는 방식이다. 이미지상에서 나타나는 그레이값을 2개의 클래스로 분리할 때, 이미지상의 그레이값의 분포는 히스토그램으로 표현이 되므로, 임계값은 히스토그램으로 분리되는 레벨값이고, 그 값보다 작은 부분은 클래스 1로 분리하고, 그 값보다 큰 부분은 클래스 2로 분리할 수 있다. 따라서, 클래스 1 부분은 솔더 영역으로 판단하고, 클래스 2 부분은 솔더가 아닌 영역으로 판단함으로써, 상기 2차 솔더 영역을 설정할 수 있다.

이와 같이, 베리언스 맵(400)의 비교를 통해 상기 2차 솔더 영역을 설정하면, 솔더 영역 이외의 패턴 영역 등을 보다 효과적으로 제거할 수 있어 보다 정확한 솔더 영역의 설정이 가능해 진다. 한편, 솔더 맵(500)을 형성함에 있어, 작은 얼룩을 제거하거나, 바운더리 웨이팅(boundary weighting) 과정 등을 통해 보다 명확한 솔더 맵을 형성할 수 있다.

한편, 컬러 조명을 조사하기 위한 제2 조명 유닛(150)이 인쇄회로기판의 상부에 원형으로 설치되어 있기 때문에, 영상 촬영부(130)에서 촬영된 컬러 이미지 상에서는 영역별로 명도(intensity)가 불균일하게 나타나는 문제가 있을 수 있다. 이러한, 영역별 명도의 불균일을 해소하기 위하여, 컬러 조명들 각각에 대한 컬러별 균일성을 보정함으로써, 솔더 영역 측정의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

컬러 조명들에 대한 컬러별 균일성 보정은 도 3에 도시된 컬러 이미지들을 획득하기 전에 이루어지며, 예를 들어, 그레이 타겟 켈리브레이션(gray target calibration)을 통해 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러별 보상 정보를 생성하고, 상기 컬러별 보상 정보를 통해 컬러별로 명도의 균일성을 보정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러별 균일성을 보정하는 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 8은 그레이 타겟을 대상으로 하여 획득한 적색 조명 이미지를 나타낸 도면이다.

도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 컬러별 균일성을 보정하기 위하여, 우선 복수의 컬러 조명들을 그레이 타겟(gray target)에 조사하여 복수의 컬러별 조명 이미지를 획득한다(S200). 즉, 제2 조명 유닛(150)을 이용하여 복수의 컬러 조명들을 그레이 타겟에 순차적으로 조사한 후, 영상 촬영부(130)를 이용하여 각 컬러 조명에 대응하는 컬러별 조명 이미지를 획득한다. 예를 들어, 제2 조명 유닛(150)에 구비된 적색 조명부(152), 녹색 조명부(154) 및 청색 조명부(156)를 이용하여 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 그레이 타겟에 각각 조사한 후, 각각의 컬러 조명에 대응되는 적색 조명 이미지, 녹색 조명 이미지 및 청색 조명 이미지를 획득한다.

일 예로, 획득된 적색 조명 이미지를 나타내는 도 8을 참조하면, 시야 범위(field of view : FOV) 내에서 명도(intensity)가 위치에 따라 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

이후, 각각의 컬러별 조명 이미지에 대하여 픽셀별 명도를 구한다(S210). 즉, 적색 조명 이미지, 녹색 조명 이미지 및 청색 조명 이미지 각각으로부터 픽셀별 명도 정보를 파악하여 저장한다.

이후, 각각의 픽셀에 대하여 상기 픽셀별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 컬러별 보상 비율을 설정한다(S220). 이때, 상기 기준 명도는 컬러별 조명 이미지들 각각의 평균 명도로 설정될 수 있다. 예를 들어, 각 컬러별 조명 이미지의 시야 범위(FOV) 내의 전체 픽셀들에 대한 평균 명도를 상기 기준 명도로 설정한다. 이와 달리, 상기 기준 명도는 사용자가 원하는 임의의 명도값으로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 각 픽셀에 대한 상기 컬러별 보상 비율은 다음의 <수학식 3>으로 표현될 수 있다.

<수학식 3>

보상 비율 = (각 컬러 조명 이미지의 평균 명도)/(해당 픽셀의 명도)

이후, 시야 범위(FOV) 내의 전체 픽셀에 대한 상기 컬러별 보상 비율을 데이터 베이스화하여 컬러별 보상 정보를 생성한 후 이를 저장한다(S230). 이와 같이 저장된 상기 컬러별 보상 정보는 이후 진행될 솔더 영역의 측정의 정확성을 높이기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 조사하여 컬러 이미지들을 획득한 후, 상기 컬러 이미지들을 이용하여 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 컬러별 보상 비율을 이용하여 상기 컬러 이미지들을 보상할 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러 이미지들의 각각의 픽셀에 상기 컬러별 보상 비율을 곱함으로써, 컬러 조명 자체의 위치별 명도 불균일을 보상하고, 솔더 영역 측정의 오류를 감소시킬 수 있다.

한편, 솔더에 포함된 솔더 볼의 특징에 따라 솔더 영역 내에서 컬러별로 명도(intensity)의 편차가 발생될 수 있다. 이러한, 솔더의 컬러별 명도 편차를 해소하기 위하여, 컬러 조명들에 대한 솔더의 균일성을 보정함으로써, 솔더 영역 측정의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

컬러 조명들에 대한 솔더의 균일성 보정은 도 3에 도시된 컬러 이미지들을 획득하기 전에 이루어질 수 있다. 구체적으로, 복수의 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 도포된 솔더에 조사하여 복수의 컬러별 솔더 이미지들을 획득한다. 예를 들어, 제2 조명 유닛(150)에 구비된 적색 조명부(152), 녹색 조명부(154) 및 청색 조명부(156)를 이용하여 적색 조명, 녹색 조명 및 청색 조명을 솔더가 도포된 인쇄회로기판에 각각 조사한 후, 각각의 컬러 조명에 대응되는 적색 솔더 이미지, 녹색 솔더 이미지 및 청색 솔더 이미지를 획득한다. 이후, 컬러별 솔더 이미지들 각각으로부터 솔더의 컬러별 명도(intensity)를 구한다. 즉, 적색 솔더 이미지, 녹색 솔더 이미지 및 청색 솔더 이미지 각각으로부터 솔더의 컬러별 명도를 구한다. 이때, 상기 솔더의 컬러별 명도(intensity)는 솔더에 해당하는 하나의 픽셀로부터 구하거나, 또는 솔더의 일정 영역 내에 포함된 다수의 픽셀들로부터 구할 수 있다. 이후, 솔더의 컬러별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 솔더의 컬러별 보상 비율을 설정하고, 설정된 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 저장한다. 이때, 상기 기준 명도는 복수의 컬러별 솔더 명도들의 평균 명도(intensity)로 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 명도는 상기 적색 솔더 이미지로부터 구한 적색 솔더 명도, 상기 녹색 솔더 이미지로부터 구한 녹색 솔더 명도 및 상기 청색 솔더 이미지로부터 구한 청색 솔더 명도에 대한 평균 명도로 설정된다.

이러한 방법을 통해 획득된 상기 솔더의 컬러별 보상 비율은 이후 진행될 솔더 영역의 측정의 정확성을 높이기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 컬러 조명들을 인쇄회로기판에 조사하여 컬러 이미지들을 획득한 후, 상기 컬러 이미지들을 이용하여 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 이용하여 상기 컬러 이미지들을 보상할 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러 이미지들의 각각에 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 곱함으로써, 솔더에 따른 컬러별 명도 불균일을 보상하고, 솔더 영역 측정의 오류를 감소시킬 수 있다.

한편, 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 상기한 방법을 통해 복수의 컬러 조명들에 대한 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러 조명의 컬러별 보상 비율과, 복수의 컬러 조명에 대한 솔더의 균일성 보정을 위한 솔더의 컬러별 보상 비율을 미리 설정하고, 세츄레이션 맵을 생성하기에 앞서, 상기 컬러 이미지들 각각에 상기 컬러 조명의 컬러별 보상 비율과 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 곱함으로써, 솔더 영역 측정의 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 복수의 컬러 조명들을 통해 얻어진 컬러 이미지들을 이용하여 세츄레이션 맵 및 베리언스 맵을 생성하고 이를 통해 솔더 영역을 설정함으로써, 솔더 영역 측정의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 솔더 영역의 측정에 앞서 컬러 조명들에 대한 컬러별 균일성을 보정하는 과정 및 컬러 조명에 대한 솔더의 균일성을 보정하는 과정 중 적어도 하나의 보정 과정을 거침으로써, 측정의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.　 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 3차원 형상 측정장치 120 : 스테이지
130 : 영상 촬영부 140 : 제1 조명 유닛
150 : 제2 조명 유닛 152 : 적색 조명부
154 : 녹색 조명부 156 : 청색 조명부
210 : 적색 이미지 220 : 녹색 이미지
230 : 청색 이미지 300 : 세츄레이션 맵
400 : 베리언스 맵 500 : 솔더 맵

Claims (4)

1. 복수의 컬러 조명들을 순차적으로 인쇄회로기판에 조사하여 각 컬러 조명에 대응하는 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계;
   획득된 상기 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 명도 정보를 획득하는 단계; 및
   상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하며,
   상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 그레이 타겟 켈리브레이션을 통해 컬러별 균일성 보정을 위한 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계; 및
   상기 획득된 상기 컬러 이미지들에 상기 컬러별 보상 정보를 곱하는 단계를 더 포함하는 솔더 영역의 측정방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컬러별 보상 정보를 생성하는 단계는,
   상기 복수의 컬러 조명들을 그레이 타겟에 조사하여 복수의 컬러별 조명 이미지들을 획득하는 단계;
   상기 컬러별 조명 이미지들 각각에 대하여 픽셀별 명도를 구하는 단계; 및
   각각의 픽셀에 대하여 상기 픽셀별 명도와 임의의 기준명도의 비율에 해당하는 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 영역의 측정방법.
3. 복수의 컬러 조명들을 순차적으로 인쇄회로기판에 조사하여 각 컬러 조명에 대응하는 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계;
   획득된 상기 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 명도 정보를 획득하는 단계; 및
   상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하며,
   상기 컬러 이미지들을 획득하기 전에, 상기 복수의 컬러 조명들을 상기 인쇄회로기판에 도포된 솔더에 조사하여 복수의 컬러별 솔더 이미지들을 획득하는 단계;
   상기 컬러별 솔더 이미지들 각각으로부터 상기 솔더의 컬러별 명도를 구하는 단계;
   상기 솔더의 컬러별 명도와 임의의 기준 명도의 비율에 해당하는 솔더의 컬러별 보상 비율을 설정하는 단계; 및
   상기 획득된 상기 컬러 이미지들에 상기 솔더의 컬러별 보상 비율을 곱하는 단계를 더 포함하는 솔더 영역의 측정방법.
4. 복수의 컬러 조명들을 순차적으로 인쇄회로기판에 조사하여 각 컬러 조명에 대응하는 복수의 컬러 이미지들을 획득하는 단계;
   획득된 상기 컬러 이미지들에 대한 색좌표 변환을 통하여 컬러별 명도 정보를 획득하는 단계; 및
   상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 솔더 영역을 추출하는 단계를 포함하며,
   상기 솔더 영역을 추출하는 단계는,
   상기 색좌표 변환을 통하여 컬러별 채도 정보를 획득하는 단계;
   상기 컬러별 채도 정보를 이용하여 픽셀별 채도 정보를 나타내는 픽셀별 세츄레이션 값을 생성하는 단계; 및
   상기 컬러별 명도 정보를 이용하여 상기 픽셀별 세츄레이션 값에서 솔더 영역을 설정하는 단계를 포함하는 솔더 영역의 측정방법.

Images