KR101418772B1 - 비전시스템의 컬러조명 제어방법 - Google Patents

비전시스템의 컬러조명 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에 있어서 최적의 제품 이미지를 획득할 수 있는 전압값을 신속하게 검색할 수 있는 컬러조명 제어방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서는 청구항 1 기재의 해결수단에 의해 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에 있어서 최적의 제품 이미지를 획득할 수 있는 전압값을 신속하게 검색할 수 있는 장점을 가지게 된다.
이로 인해 제품에 대한 검사 속도가 비약적으로 개선되는 작용을 하게 됨으로써 제품검사에 소요되는 시간이 감소되어 공정수율이 개선되는 효과를 가지게 된다.
본 발명의 경우 특히 조명의 개수가 증가하는 경우에 더욱 신속하게 최적의 이미지 획득을 위한 전압값을 신속하게 검색하는 효과를 가지게 된다.

Description

비전시스템의 컬러조명 제어방법{CONTROL METHOD FOR COLOR LIGHTING OF VISION SYSTEM}
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 최적의 제품 이미지를 획득할 수 있는 컬러 조명의 전압값을 빠른 시간 내에 검색할 수 있는 컬러조명 제어방법에 대한 것이다.
일반적으로 비전시스템은, 사람의 시각에 의존하고 있던 검사 대상물 외관에 대한 각종 육안 검사를 자동으로 신속하고 정확하게 수행하기 위해 개발된 검사장비에 구비되어, 검사 대상물의 디지털 이미지를 촬영 수집하고 이를 양부 판단 기능을 가진 처리시스템에 전달하는 역할을 수행한다.
이러한 비전시스템에는 검사 대상물에 소정의 조명을 비추는 조명장치와 상기 검사 대상물을 촬영하여 디지털 이미지를 생성하는 카메라가 구비되는데, 이 카메라는 고가의 컬러 카메라를 사용하지 않고 대부분 단색 카메라(모노크롬 카메라; monochrome camera)가 사용된다.
상기 조명장치는 소정의 단일색 조명을 적용하기도 하나, 최근에는 대한민국 공개특허 제2006-0027225호에 기재된 LCD용 외관 검사 장비와 같이 검사 대상물의 표면 결함 등을 더욱 효과적으로 판독하기 위해 제어 가능한 컬러조명을 적용한 비전시스템이 증가하고 있다.
그런데 단색 카메라로 촬영된 단색 이미지의 품질과 컬러조명 조건은 그 상관관계가 모호하여 작업자가 일일이 수작업을 통해 최적의 컬러조명 조건을 찾아 설정해야 하는 실정이다.
이러한 방식은 매우 번거로울 뿐만 아니라, 찾아낸 컬러조명 조건이 최적인지 여부를 작업자의 시각에 의존해 판단하므로 모호할 뿐만 아니라, 검사 대상물이 바뀔 때마다 이러한 번거로운 설정 작업을 다시 수행해야 하므로 불편한 문제점이 있다.
그리고 이 같은 불편함 때문에 여러 종의 검사 대상물을 검사해야하는 경우에는 검사 대상물 각각에 대해 별도의 비전시스템을 구비하기도 하여 검사 장비의 비용 증가의 원인이 되고 있다.
따라서 컬러조명을 적용한 비전시스템의 경우, 비전시스템을 통해 수집된 이미지를 통해 검사 대상물에 대한 양부 판단을 하는 처리시스템이, 단색 카메라로 촬영하여 얻어진 이미지를 판독하여 신속 정확하게 그 양부 판단을 수행할 수 있도록 이미지의 품질을 극대화할 수 있는 최적의 컬러조명 제어방법이 중요한 개발 과제라 할 수 있다.
비전시스템에서는 그레이 레벨(I:Grey Level)의 표준편차(σ)가 크면 촬영된 이미지가 전반에 걸쳐 서로 다른 명암차이를 보이는 것을 의미하므로 최적의 이미지 획득에는 표준편차값이 큰 것이 바람직하다.
한편, 그레이 레벨(I) 은 조명의 전압(V)에 따라 변동되므로, 표준편차(σ)도 조명의 전압(V)에 따라 변동되는 바, 최적의 이미지 획득을 위해서는 표준편차(σ)가 최대가 되는 전압값을 신속하게 검색하는 것이 요구된다.
종래에는 도 1 에 도시된 바와 같이 전압값을 일정 크기만큼 계속 증가시키면서 일일이 변동된 각 전압값에 따른 표준편차(σ)를 전압값 범위에 대해 모두 측정한 다음, 그 중에서 가장 높은 표준편차(σ)값에 대응하는 전압값을 검색하는 방식이 사용되었다.
그러나, 이러한 방식에서는 전압값의 모든 범위에 대해 일일이 측정 및 연산을 수행하여야 하므로 오랜 시간이 소요되며, 특히 컬러조명의 경우 조명이 복수개로 이루어지므로 더 많은 시간이 소용되는 문제점이 존재하게 된다.
예를 들어 각 m 개의 조명에 대해 n 단계를 전압값을 조정하는 경우 최적의 전압값을 검색하기 위해서는 nm 번의 전압값 조정 및 연산을 반복하여야 한다. 따라서 RGB 3개의 광원에 대하여 0.05V씩 0~5V를 조정한다고 가정하면 백만번의 전압 조정을 통하여 최적 조건이 구해지므로 대단히 많은 시간을 요하게 되어 문제점이 더욱 심각하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같이 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에 있어서 최적의 제품 이미지를 획득할 수 있는 전압값을 신속하게 검색할 수 있는 컬러조명 제어방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 서로 다른 파장을 가지는 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에서 최적의 이미지 획득을 위한 조명의 전압값을 검색하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법으로서,
복수 개의 조명에 대해 프로브(W)를 다음과 같이 정의하는 단계(s100);
Figure 112013012244427-pat00001
VⅠ,1, VⅡ,1, VⅢ,1,... : 각 조명에서의 임의의 전압
n: 서로 다른 파장의 조명 개수
상기 단계(s100)의 각각의 프로브 포인트 Wi 에 대해 하기 식에 의해 마이너스 표준편차(ρ)를 연산하는 단계(s200);
마이너스 표준편차(ρ) = - 표준편차(σ)
Figure 112013012244427-pat00002
m: 이미지의 수평축 픽셀개수, n:이미지의 수직축 픽셀개수
I(x,y) : 이미지에서 x,y 좌표에 해당하는 픽셀에서의 그레이 레벨치
Imean : 이미지 전체의 그레이 레벨치의 평균값
상기 단계(s200)에서 연산된 각각의 프로브 포인트 wi 에 대한 마이너스 표준편차 ρwi 중 가장 큰 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)를 검색하고, 이를 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)와 비교하는 단계(s300);
제1테스트 프로브 포인트(Wt1)는 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)와 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 연결하는 연장선(l)을 형성하고 이 연장선(l)상에서 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)보다 외측에 형성되는 프로브 포인트이며,제1 중간 프로브 포인트(Wm1)는 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 제외한 나머지 프로브 포인트(Wi)의 좌표값 산술평균 프로브 포인트임.
상기 단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 상기 연장선(l)을 따라 거제1테스트 프로브 포인트(Wt1) 보다 외측에 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s410);
제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1) 와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 를 비교하는 단계(s420);
상기 단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)로 프로브를 재정의한 다음 단계(s200)로 복귀하는 단계(s430);
상기 단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의한 다음 단계(s200)로 복귀하는 단계(s440);
상기 단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 상기 연장선(l)을 따라 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)의 내측으로 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s510);
최대 마이너스 표준편차(ρmax)와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 를 비교하는 단계(s520);
상기 단계(s520)에서 최대 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 큰 경우, 마이너스 표준편차 최대값 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의하는 단계(s530);
상기 단계(s520)에서 최대 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 작은 경우, 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)와 제1중간 프로브 포인트(Wm1)과 제2중간 프로브 포인트(Wm2)로 프로브를 재정의하는 단계(s540);
여기서, 제2중간 프로브 포인트(Wm2)는 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)와 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)사이의 좌표값 산술평균 프로브 포인트임.
단계(s530) 또는 단계(s540)에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin)와의 거리가 기준값(ε)보다 큰 경우에는 단계(s200)로 복귀시키는 단계(s700); 및 단계(s530) 또는 단계(s540)에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin) 사이의 거리가 기준값(ε)보다 작은 경우에는 종료시키는 단계(s800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013012244427-pat00003
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013012244427-pat00004
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013012244427-pat00005
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013012244427-pat00006
pi(=h(i)/mn) : 이미지 히스토그램상의 정규화(normalization)된 값
h(i) : 픽셀의 개수
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s300)에서, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)는, 상기 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s410)에서, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d2)는, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서, 상기 단계(s510)에서, 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d3)는, 상기 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)의 절반으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 해결수단에 의하면 본 발명은 전술한 바와 같이 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에 있어서 최적의 제품 이미지를 획득할 수 있는 전압값을 신속하게 검색할 수 있는 장점을 가지게 된다.
이로 인해 제품에 대한 검사 속도가 비약적으로 개선되는 작용을 하게 됨으로써 제품검사에 소요되는 시간이 감소되어 공정수율이 개선되는 효과를 가지게 된다.
본 발명의 경우 특히 조명의 개수가 증가하는 경우에 더욱 신속하게 최적의 이미지 획득을 위한 전압값을 신속하게 검색하는 효과를 가지게 된다.
도 1 은 종래기술에서 최적의 이미지 획득을 위한 컬러조명 제어방법을 도시하는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 비전시스템의 컬러조명 제어방법을 구현할 수 있는 비전시스템을 도시하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법 전체를 도시하는 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s400)를 도시하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s500)를 도시하는 도면이다.
도 6 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s100)의 프로브의 정의를 도시하는 도면이다.
도 7 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s300)의 제1테스트 프로브 포인트의 설정을 도시하는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s430)를 도시하는 도면이다.
도 9 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s440)를 도시하는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s510)를 도시하는 도면이다.
도 11 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s530)를 도시하는 도면이다.
도 12 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s540)를 도시하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '통상의 기술자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도 2 을 참조하여, 본 발명에 따른 컬러조명 제어방법이 적용되는 검사장비의 비전시스템에 대해 설명한다.
비전시스템은 검사 대상물의 디지털 이미지를 촬영 수집하고 이를 양부 판단 기능을 가진 처리시스템에 전달하는 역할을 수행하는데, 크게 조명장치(100), 카메라(200) 및 제어시스템(300)으로 구분된다.
상기 조명장치(100)는 카메라(200)가 검사 대상물(10)의 이미지를 얻을 수 있도록 검사 대상물(10)에 광을 조사하는데, 서로 다른 파장의 광을 조사하는 복수의 조명부(110), 앰프(120), 광섬유(130), 믹서부(140) 및 연결부(150)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명이 적용되는 비전시스템은 복수의 조명부(110)가 빛의 삼원색인 빨간색(R), 녹색(G) 및 파란색(B)을 각각 방출하는 LED 조명기기로 구현되었으나, 그 구현 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 파장의 광을 조사하는 두 개의 LED 조명기기로 이루어질 수도 있고, 백색(W) 광을 조사하는 LED를 더 포함하여 네 개 이상의 LED 조명기기로 이루어질 수도 있다.
앰프(120)는 조명부(110)에 대한 입력을 제어하는 제어시스템(300)과 복수의 조명부(110) 사이에 구비되어 제어시스템(300)의 신호를 증폭시키는 역할을 하며, 상기 광섬유(130)는 복수의 조명부(110)의 조사된 광 또는 믹서부(140)에서 합성된 광을 전달한다.
믹서부(140)는 챔버 형태로 구비되어 복수의 조명부(110)에서 조사된 광이 모여 합성되는 장소이며, 연결부(150)는 믹서부(140)에서 합성된 광이 카메라(200)로 전달될 수 있도록 믹서부(140)와 카메라(200)로 연결되는 광섬유(130)를 연결한다.
그러나 상술한 바와 같은 조명장치(100)의 세부 구성은 일례로서 이와 달리 구현될 수 있음은 물론이다.
카메라(200)는 광을 검출하는 다수의 픽셀이 구비되어 검사 대상물의 반사광을 디지털 이미지로 변환하는 역할을 하는데, 저렴한 단색 카메라로 구비되는 것이 일반적이다.
카메라(200)에 의해 촬영된 이미지에서 각 픽셀의 그레이 레벨 I(x,y) 과 조명부(110)에 인가되는 전압(v)과는 다음과 같은 관계가 성립된다.
I(x,y) = f(v)
디지털 이미지의 선명도를 나타내는 지수로서 표준편차(σ)가 존재하는 데, m×n 개의 픽셀로 이루어지는 이미지에서 그레이 레벨의 표준편차(σ)는 다음의 식 중 어느 하나에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112013012244427-pat00007
Figure 112013012244427-pat00008
Figure 112013012244427-pat00009
Figure 112013012244427-pat00010
Figure 112013012244427-pat00011
상기 수학식 1 내지 5 에 있어서,
m: 이미지의 수평축 픽셀개수, n:이미지의 수직축 픽셀개수
I(x,y) : 이미지에서 x,y 좌표에 해당하는 픽셀에서의 그레이 레벨치
Imean : 이미지 전체의 그레이 레벨의 평균치
pi(=h(i)/mn) : 이미지 히스토그램상의 정규화(normalization)된 값
h(i) : 픽셀의 개수
한편, 제어시스템(300)에는 표준편차(σ)가 최대값이 되는 입력전압값(V)을 빠르게 검색할 수 있는 로직을 구비하고 있는 바, 이하 설명한다.
도 3 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법 전체를 도시하는 순서도이다. 도 4 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s400)를 도시하는 도면이다. 도 5 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s500)를 도시하는 도면이다. 도 6 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s100)의 프로브의 정의를 도시하는 도면이다.
먼저, 복수 개의 조명에 대해 프로브(W)를 다음과 같이 정의하는 단계(s100)를 수행한다.
Figure 112013012244427-pat00012
VⅠ,1,VⅡ,1 ... Vn : 서로 다른 파장을 가지는 조명에서의 각각의 전압
n: 서로 다른 파장의 조명 개수
본 발명에서 프로브(W)는 n+1 개의 프로브 포인트(Wi)를 가지도록 형성된다.
따라서, 도 6 내지 도 12 에 도시된 바와 같이 2개의 조명인 경우에는 삼각형으로 도시되며, 3개의 조명인 경우에는 삼각뿔의 형태로 도시될 수 있을 것이나, 본 발명에서 프로브는 가상적인 개념으로서 이러한 형상은 설명을 위한 형상에 지나지 않는다.
또한, 본 실시예에서는 2개의 조명인 경우에 대해 설명의 용이성을 위해 프로브(W)가 직각삼각형 형태인 경우에 대해 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다른 형태의 삼각형도 가능한 것임은 물론이다.
다음으로, 단계(s100)의 각각의 프로브 포인트 Wi 에 대해 하기 식에 의해 마이너스 표준편차(ρ)를 연산하는 단계(s200)를 수행한다.
마이너스 표준편차(ρ) = - 표준편차(σ)
Figure 112013012244427-pat00013
m: 이미지의 수평축 픽셀개수, n:이미지의 수직축 픽셀개수
I(x,y) : 이미지에서 x,y 좌표에 해당하는 픽셀에서의 그레이 레벨치
Imean : 이미지 전체의 그레이 레벨의 평균치
본 발명에서 마이너스 표준편차(ρ)를 사용하는 이유는 다음과 같다.
비전시스템에서 최적의 조명전압조건을 찾기 위해서는 그레이 레벨의 최대값 표준편차(σ)를 가지는 전압값을 찾게 되는데, 최적화 알고리즘들은 최소값을 찾는데 적합하도록 구성되어 있는 바, 최적화 알고리즘을 활용하기 위해 표준편차(σ) 대신에 마이너스 표준편차(ρ)가 더 적합하기 때문이다.
본 실시예에서는 수학식 1 을 이용하여 마이너스 표준편차(ρ)를 구하는 경우에 대한 것이나 수학식 2 내지 5 를 이용하여 마이너스 표준편차(ρ)를 구할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 설명의 용이성을 위해, 프로브 포인트(W1)가 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)를 가지며 프로브 포인트(W2)가 최소값 마이너스 표준편차(ρmin)을 가지는 것으로 설정하였다. 물론, 실제 경우에서는 이와 다른 경우가 존재한다.
도 7 는 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s300)의 제1테스트 프로브 포인트의 설정을 도시하는 도면이다.
그런 다음, 단계(s200)에서 연산된 각각의 프로브 포인트(Wi)에 대한 마이너스 표준편차(ρwi) 중 가장 큰 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)를 검색하고, 이를 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)와 비교하는 단계(s300)를 수행한다.
제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)의 설정을 위해서는 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)를 먼저 설정하여야 한다.
제1 중간 프로브 포인트(Wm1)는 도 7 에 도시된 바와 같이 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 제외한 나머지 프로브 포인트(Wi)의 좌표값 산술평균으로 설정된다.
본 실시예에서 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)는 프로브 포인트(W2)와 프로브 포인트(W3)의 좌표값의 산술평균값으로 결정된다.
한편, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)는 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)를 연결하는 연장선(l)상에서 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)보다 외측으로 형성된다.
본 실시예에서는 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)가 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)와 동일하게 형성되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다르게 형성되는 것도 가능하다.
도 8 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s430)를 도시하는 도면이다.
단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 프로브 리플렉션(probe reflection) 단계(s400)를 수행한다.
프로브 리플렉션 단계(s400)는 도 4 에 도시된 바와 같이 단계(s410) 내지 단계(s440)으로 이루어진다.
먼저, 도 8 에 도시된 바와 같이 상기 연장선(l)을 따라 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)보다 외측에 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s410)를 수행한다.
본 실시예에서, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d2)는 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)와 동일하게 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다르게 형성되는 것도 가능하다.
그런 다음, 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1) 와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 를 비교하는 단계(s420)를 수행한다.
단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 도 8 에 도시된 바와 같이 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)로 프로브(W)를 재정의한 다음 단계(s200)으로 복귀하는 단계(s430)를 수행한다.
본 실시예에서는 프로브 포인트(W2)와 프로브 포인트(W3) 및 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)로 프로브(W)가 재정의된다.
도 9 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s440)를 도시하는 도면이다.
단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 도 9 에 도시된 바와 같이 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의한 다음 단계(s200)으로 복귀하는 단계(s440)를 수행한다.
본 실시예에서는 프로브 포인트(W2)와 프로브 포인트(W3) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브(W)가 재정의된다.
단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 프로브 컨트랙션(probe contraction) 단계(s500)가 수행된다.
프로브 컨트랙션 단계(s500)는 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(s510) 내지 단계(s540)으로 이루어진다.
도 10 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s510)를 도시하는 도면이다.
먼저, 도 10 에 도시된 바와 같이 상기 연장선(l)을 따라 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)의 내측으로 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s510)를 수행한다.
본 실시예에서 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d3)는, 상기 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)의 절반으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니며 다른 거리로 형성되는 것도 가능한 것임은 물론이다.
다음으로, 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)를 비교하는 단계(s520)를 수행한다.
도 11 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s530)를 도시하는 도면이다.
단계(s510)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 큰 경우, 도 11 에 도시된 바와 같이 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의하는 단계(s530)를 수행한다.
본 실시예에서는 프로브 포인트((W2)와 프로브 포인트(W3)와 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브(W)가 재정의된다.
도 12 은 본 발명의 비전시스템의 컬러조명 제어방법에서 단계(s540)를 도시하는 도면이다.
상기 단계(s510)에서 최대 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 작은 경우, 도 12 에 도시된 바와 같이 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)인 프로브 포인트(W2)와 제1중간 프로브 포인트(Wm1)와 제2중간 프로브 포인트(Wm2)로 프로브를 재정의하는 단계(s540)를 수행한다.
여기서, 제2중간 프로브 포인트(Wm2)는 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)와 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)사이의 좌표값의 산술평균 프로브 포인트이다.
단계(s530) 또는 단계(s540)에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin)와의 거리가 미리 정해진 기준값(ε)보다 큰 경우에는 단계(s200)로 복귀시키는 단계(s700)를 수행한다.
한편, 단계(s530) 또는 단계(s540)의 각 프로브에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin)의 사이의 거리가 기준값(ε)보다 작은 경우에는 종료시키는 단계(s800)를 수행하게 된다.
이와 같은 연산에 의해 최소값의 마이너스 표준편차(ρ)를 가지게 하는 복수의 전압값을 확보하고, 이를 비전시스템의 컬러조명의 전압값으로 사용하게 되면,비전검색에 요구되는 제품의 최적의 이미지를 획득하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서는 이와 같이 프로브(W)의 개념을 사용함으로써 최적의 이미지 획득에 적합한 복수의 조명의 각각에 대한 전압을 신속하게 획득하는 작용을 하게 된다.
본 실시예에서는 비전시스템에서 조명이 2개인 경우에 대해 설명하고 있으나, 전술한 바와 같이 조명이 3개 이상이 경우에도 동일한 알고리즘에 의해 최적의 이미지 획득을 위한 복수의 전압값을 신속하게 검색하는 것이 가능하다.
100 : 조명장치 110 : 조명부
120 : 앰프 130 : 광섬유
140 : 믹서부 150 : 연결부
200 : 카메라 210 : 반투명 거울
220 : 광학기구 300 : 제어시스템
10 : 검사 대상물

Claims (8)

  1. 서로 다른 파장을 가지는 복수의 조명을 구비하는 비전시스템에서 최적의 이미지 획득을 위한 조명의 전압값을 검색하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법으로서,
    복수 개의 조명에 대해 프로브(W)를 다음과 같이 정의하는 단계(s100);
    Figure 112013012244427-pat00014

    VⅠ,1, VⅡ,1, VⅢ,1,... : 각 조명에서의 임의의 전압
    n: 서로 다른 파장의 조명 개수

    상기 단계(s100)의 각각의 프로브 포인트 Wi 에 대해 하기 식에 의해 마이너스 표준편차(ρ)를 연산하는 단계(s200);
    마이너스 표준편차(ρ) = - 표준편차(σ)
    Figure 112013012244427-pat00015

    m: 이미지의 수평축 픽셀개수, n:이미지의 수직축 픽셀개수
    I(x,y) : 이미지에서 x,y 좌표에 해당하는 픽셀에서의 그레이 레벨치
    Imean : 이미지 전체의 그레이 레벨치의 평균값

    상기 단계(s200)에서 연산된 각각의 프로브 포인트 wi 에 대한 마이너스 표준편차 ρwi 중 가장 큰 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)를 검색하고, 이를 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)와 비교하는 단계(s300);

    제1테스트 프로브 포인트(Wt1)는 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)와 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 연결하는 연장선(l)을 형성하고 이 연장선(l)상에서 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)보다 외측에 형성되는 프로브 포인트이며,

    제1 중간 프로브 포인트(Wm1)는 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)를 제외한 나머지 프로브 포인트(Wi)의 좌표값 산술평균 프로브 포인트임.

    상기 단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 상기 연장선(l)을 따라 거제1테스트 프로브 포인트(Wt1) 보다 외측에 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s410);

    제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1) 와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 를 비교하는 단계(s420);

    상기 단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 큰 경우, 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)로 프로브를 재정의한 다음 단계(s200)로 복귀하는 단계(s430);

    상기 단계(s420)에서 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 가 제1테스트 프로브 포인트(wt1)에서의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의한 다음 단계(s200)로 복귀하는 단계(s440);

    상기 단계(s300)에서 최대값 마이너스 표준편차(ρmax)가 제1테스트 프로브 포인트(Wt1)의 마이너스 표준편차(ρWt1)보다 작은 경우, 상기 연장선(l)을 따라 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)의 내측으로 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)를 설정하는 단계(s510);

    최대 마이너스 표준편차(ρmax)와 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2) 를 비교하는 단계(s520);

    상기 단계(s520)에서 최대 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 큰 경우, 마이너스 표준편차 최대값 프로브 포인트(Wρmax) 를 제외한 다른 프로브 포인트(Wi) 및 제2테스트 프로브 포인트(Wt2)로 프로브를 재정의하는 단계(s530);

    상기 단계(s520)에서 최대 마이너스 표준편차(ρmax)가 제2테스트 프로브 포인트(wt2)에서의 마이너스 표준편차(ρWt2)보다 작은 경우, 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)와 제1중간 프로브 포인트(Wm1)과 제2중간 프로브 포인트(Wm2)로 프로브를 재정의하는 단계(s540);

    여기서, 제2중간 프로브 포인트(Wm2)는 최소값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmin)와 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)사이의 좌표값 산술평균 프로브 포인트임.

    단계(s530) 또는 단계(s540)에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin)와의 거리가 기준값(ε)보다 큰 경우에는 단계(s200)로 복귀시키는 단계(s700); 및

    단계(s530) 또는 단계(s540)에서 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmax)와 최대값 마이너스 프로브 포인트(Wρmin) 사이의 거리가 기준값(ε)보다 작은 경우에는 종료시키는 단계(s800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
    Figure 112013012244427-pat00016

  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
    Figure 112013012244427-pat00017

  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
    Figure 112013012244427-pat00018
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s200)에서 마이너스 표준편차는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
    Figure 112013012244427-pat00019

    pi(=h(i)/mn) : 이미지 히스토그램상의 정규화(normalization)된 값
    h(i) : 픽셀의 개수
  6. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s300)에서, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)는, 상기 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
  7. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s410)에서, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d2)는, 제1 테스트 프로브 포인트(Wt1)과 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d1)와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
  8. 청구항 1 에 있어서,
    상기 단계(s510)에서, 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)와 제2 테스트 프로브 포인트(Wt2)의 사이의 거리(d3)는, 상기 최대값 마이너스 표준편차 프로브 포인트(Wρmax)와 제1 중간 프로브 포인트(Wm1)사이의 거리(d)의 절반으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비전시스템의 컬러조명 제어방법.
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