KR101675467B1 - 비전 검사 장치 - Google Patents

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KR101675467B1 KR1020160037160A KR20160037160A KR101675467B1 KR 101675467 B1 KR101675467 B1 KR 101675467B1 KR 1020160037160 A KR1020160037160 A KR 1020160037160A KR 20160037160 A KR20160037160 A KR 20160037160A KR 101675467 B1 KR101675467 B1 KR 101675467B1
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Abstract

본 발명은, 카메라 유닛; 상기 카메라 유닛의 하부에 배치되는 환형의 광출력 유닛; 상기 광출력 유닛의 하부에 배치되는 광학 유닛; 상기 광학 유닛과 검사하고자 하는 대상물의 사이에 배치되며, 모아레 무늬를 형성하는 제1격자패턴과 제2격자패턴이 표시되는 액정 필터 유닛; 및 상기 액정 필터 유닛에 표시되는 제1격자패턴 또는 제2격자패턴을 제어하는 프로세싱 유닛;을 포함할 수 있다.

Description

비전 검사 장치{VISION INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 비전 검사 장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 모아레(Moire) 무늬를 이용하여 획득한 대상물의 3차원 이미지를 통해 대상물을 검사할 수 있도록 구성된 비전 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 볼트, 너트, 너트, 스크류 또는 샤프트 등과 같은 체결요소 부품을 검사하기 위한 장치로서, 비전 검사 장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 비전 검사 장치는 체결요소 부품을 비전 카메라로 촬영한 후, 카메라에 의해 획득된 2차원 이미지로부터 체결요소 부품의 결함 또는 크랙 등을 검사할 수 있게 구성된다.
이러한 비전 검사 장치는 체결요소 부품의 어느 한 방향의 표면을 촬영하도록 구성되는데, 이러한 구성에 의하면 체결요소 부품의 전둘레 영역을 촬영하기가 쉽지 않다. 이에 대한 해결책으로서, 최근에는 콘(cone) 형태의 렌즈를 이용하여 체결요소 부품의 전둘레 영역을 촬영하는 방법 등이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 구성을 이용하는 경우에도, 비전 검사 장치는 체결 요소 부품에 대한 2차원 이미지만으로 해당 부품의 양품을 판단하기 때문에, 예를 들어, 나사산의 높이, 피치, 이물질의 유무, 나사산이 균일하게 배치되어 있는지 여부 등과 같이, 해당 부품의 양품 판단에 3차원 정보가 요구되는 사항에 대해서는 정확한 검사 결과를 획득할 수 없다.
이에 따라, 최근에는 스테레오 측정방식을 이용하여 해당 부품에 대한 3차원 정보를 획득하는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 스테레오 측정방식을 구현하기 위해서는, 체결요소 부품에 대해 서로 다른 시야각을 갖도록 배치되는 2개 이상의 카메라가 구비되어야 하므로, 경제적인 면에서 그 활용도가 높지 않다.
따라서, 최근에는 광(光)을 이용하여 비접촉 방식으로 3차원 형상을 측정하는 모아레 기법이 사용되고 있다.
상기 모아레 기법은 해당 부품에 일정한 간격의 줄무늬 격자를 형성함으로써 그 부품에 대한 3차원 형상정보를 가지는 모아레 무늬를 이용하여 양품 판단에 요구되는 정보를 획득한다. 특히, 종래의 위상천이 모아레 장치는, 투영격자와 기준격자를 이용하여 부품의 3차원 형상정보를 획득하는바, 측정시에는 투영격자와 기준격자를 이동시켜가면서 여러 개의 모아레 무늬를 얻은 후 이들 정보로부터 부품의 3차원 형상정보를 획득하고 있다.
하지만, 상기 방식은 측정 대상물의 크기, 높이방향 단차, 측정 정밀도 등과 같은 측정사양에 따라 직선줄무늬의 간격을 조정해야 할 필요성으로 인하여 종래의 모아레 기법을 이용한 측정장치는 대상물에 따라 여러 종류의 투영격자와 기준격자가 요구되는 단점이 있으며, 그로 인하여 제조비용이 고가가 될 뿐만 아니라 측정 대상물의 종류에 따라 수시로 투영격자와 기준격자를 교체해야 하기 때문에, 교체 시마다 측정장치를 보정해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 공개특허 제10-2009-0089644호의 '위상천이방식을 이용한 양방향 모아레 투영장치'가 있다.
본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모아레 무늬를 형성하는 격자 패턴을 투명 액정 패널 상에 표시되도록 하여 측정 대상물의 사양에 대응하는 모아레 무늬를 용이하고 신속하게 형성할 수 있는 비전 검사 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은, 카메라 유닛; 상기 카메라 유닛의 하부에 배치되는 환형의 광출력 유닛; 상기 광출력 유닛의 하부에 배치되는 광학 유닛; 상기 광학 유닛과 검사하고자 하는 대상물의 사이에 배치되며, 모아레 무늬를 형성하는 제1격자패턴과 제2격자패턴이 표시되는 액정 필터 유닛; 및 상기 액정 필터 유닛에 표시되는 제1격자패턴 또는 제2격자패턴을 제어하는 프로세싱 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 액정 필터 유닛은, 모아레 무늬를 형성하는 제1격자패턴과 제2격자패턴이 표시되는 액정 패널; 상기 액정 패널의 배면에 배치되는 도광판; 및 상기 도광판의 둘레방향 측에 배치되는 광원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1격자패턴은 상기 액정 패널의 제1방향을 따라 표시되되 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성되고, 상기 제2격자패턴은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 표시되되 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성될 수 있다.또한, 상기 프로세싱 유닛은 상기 액정 필터 유닛에 입력되는 전원의 주기를 다르게 하거나 위상을 천이시켜서 상기 제1격자패턴 및 상기 제2격자패턴을 형성하여 모아레 무늬를 형성할 수 있다.
또한, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 제1격자패턴과 상기 제2격자패턴을 형성하는 라인들을 독립적으로 또는 동시에 제어하여 상기 액정 패널상에 표시되는 제1격자패턴 또는 제2격자패턴을 형성하는 라인 간의 간격을 조절할 수 있다.
또한, 상기 프로세싱 유닛은, 상기 액정 패널 상에서 상기 제1격자패턴 또는 상기 제2격자패턴을 형성하는 라인들이 회전 이동되게 표시되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 액정 필터 유닛은, 상기 액정 패널과 상기 도광판 및 상기 광원을 결속시키는 틀부를 포함하며, 상기 틀부에는 상기 프로세싱 유닛과 연결되어 상기 광원에 구동 전류를 전달하는 커넥터가 마련될 수 있다.
또한, 상기 대상물을 시간당 일정한 양만큼 공급하고 일정한 자세로 정렬시키는 공급 유닛을 포함하며, 상기 공급 유닛에는 와전류 검사 유닛이 마련될 수 있다.
또한, 상기 와전류 검사 유닛은, 제1센서와 제2센서 및 지지 부재를 포함하는 탐촉자; 및 상기 탐촉자와 연결되어 상기 탐촉자를 이동시키는 탐침축;을 포함하며, 상기 제1센서 및 제2센서는 판상으로 권취된 팬케이크 코일 형태를 가지되 상기 지지 부재의 둘레방향을 따라 복수개가 각각 일정 간격으로 배열된 어레이 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 액정 패널 및 도광판은 투명 재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치는, 모아레 무늬를 형성하는 제1격자패턴 및 제2격자패턴이 투명 액정 패널 상에서 표시되고 제어될 수 있기 때문에, 대상물의 종류에 따라 모아레 무늬를 형성하는 격자패널을 교환할 필요가 없으므로 측정환경 변화에 능동적으로 대처하여 신속하게 대상물을 검사할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치는, 하나의 액정 필터 유닛을 이용하여 다양한 대상물에 모아레 무늬를 형성할 수 있으므로 대상물의 검사비용 및 장치의 제작비용이 절감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치는, 하나의 카메라 유닛을 이용하여 모아레 무늬가 맺혀진 대상물의 3차원 이미지를 획득할 수 있으므로, 대상물의 3차원 이미지를 획득하기 위하여 별도로 대상물을 회전시키거나 카메라 유닛을 회전시키기 위한 구성 등이 필요 없어 대상물의 3차원 검사를 간편하게 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 비전 검사 장치의 와전류 검사 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 와전류 검사 유닛의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 필터 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 액정 패널 상에서 제1격자패턴과 제2격자패턴이 표시된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제1격자패턴이 회전된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 작동 예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 비전 검사 장치의 와전류 검사 유닛의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 와전류 검사 유닛의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 필터 유닛의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 액정 패널 상에서 제1격자패턴과 제2격자패턴이 표시된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 제1격자패턴이 회전된 상태를 보여주는 평면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치의 작동 예를 보여주는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치(100)는, 공급 유닛(110), 이송 유닛(120), 대상물 감지 유닛(130), 광학 유닛(140), 광출력 유닛(150), 카메라 유닛(160), 프로세싱 유닛(170, 도4참조), 형상 측정 유닛(180), 배출 유닛(190) 및 액정 필터 유닛(200, 도4참조)을 포함할 수 있다.
공급 유닛(110)은 공급부(111) 및 정렬부(113)를 포함할 수 있다. 공급부(111)는 호퍼(hopper) 형태로 형성되며, 측정할 대상물(N)을 시간당 일정 양만큼 정렬부(113)에 공급한다. 여기서, 대상물(N)은 너트, 볼트 또는 팬너트와 같은 나사류를 포함할 수 있다.
정렬부(113)는 서로 모여져 있는 대상물(N)을 겹치지 않게 낱개 단위로 분리하고 일정한 자세로 정렬시킨다. 구성적인 측면에 있어서, 정렬부(113)는 볼(bowl) 피더(115), 직선 피더(117) 및 스페이서(119)를 포함할 수 있다.
볼 피더(115)는 대상물(N)이 모여져 있는 상태에서 진동에 의하여 상호 분리되면서 특정 방향을 따라 안내되도록 구성된다. 볼 피더(115)는 대상물(N)을 이송하는 중에 가이드의 형상에 의하여 대상물(N)이 특정 자세를 갖도록 유도하거나 특정된 자세를 갖지 않는 대상물(N)을 탈락시킨다. 종류에 있어서 볼 피더(115)는 계단형, 원추형, 접시형, 단종형 등 알려져 있는 다양한 타입으로 형성될 수 있다.
볼 피더(115)에 의해 일정 자세로 공급된 대상물(N)은 직선 피더(117)에 의해 일렬로 이송 유닛(120)에 정렬될 수 있도록 준비된다. 직선 피더(117)는 대상물(N)을 자중에 의해 자연적으로 이송되도록 하여 먼저 진행된 대상물(N)에 밀착시킨다. 공급 속도를 증대시키고 상호 간의 간격을 일정하게 유지하기 위해, 직선 피더(117)에는 공압 노즐과 같은 푸셔(pusher)가 구비될 수 있다. 직선 피더(117)의 끝단에는 한꺼번에 대상물(N)이 복수개가 공급되는 것(잼)을 방지하기 위한 기계적 또는 전자적 장치가 구비될 수 있다. 그러한 잼 방지 장치로는 스프링에 의해 젖혀질 수 있는 암(arm) 또는 게이트(gate)나 롤러(roller) 등을 채택할 수 있다.
스페이서(119)는 직선 피더(117)에 의해 이송 유닛(120)에 놓여진 대상물(N)이 이송 유닛(120) 상에서 일정한 위치에 놓여 지도록 안내한다. 이송 유닛(120)에 놓여진 대상물(N)은 관성 또는 흔들림에 의해 설정된 위치에서 벗어나 있을 수 있다. 이를 맞추기 위해, 스페이서(119)는 대상물(N)과 접촉하여 대상물(N)을 이송 유닛(120)의 반경방향으로 이동할 수 있게 구성된다.
도 1에는 이송 유닛(120)의 상면에 대상물(N)이 놓여 지는 방식으로 정렬부(113)도 그에 적용될 수 있는 일예를 보인 것이나, 정렬을 위한 메커니즘은 대상물(N)에 따라 다양한 형태가 될 수 있다. 그러한 예로서, 정렬부(113)는 대상물(N)이 끼워지는 홈이 일정한 간격으로 외주 측면에 형성된 원형판을 포함할 수 있다.
또한, 직선 피더(117)의 주변에는 와전류 검사 유닛(135)이 마련될 수 있다. 와전류 검사 유닛(135)은 직선 피더(117)를 통해 공급되는 대상물(N)의 내부에 삽입되어 대상물(N)의 내부에 형성된 크랙과 같은 결함을 검사하도록 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 와전류 검사 유닛(135)은 탐촉자(136), 탐침축(139) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
탐촉자(136)는 제1센서(138a), 제2센서(138b) 및 지지 부재(137)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1센서(138a) 및 제2센서(138b)는 판상으로 권취된 팬케이크 코일 형태를 가질 수 있으며, 이들은 지지 부재(137)의 둘레방향을 따라 복수개가 각각 일정 간격으로 배열된 어레이(array) 형태를 가질 수 있다. 권취의 형태면에서, 제1센서(138a) 및 제2센서(138b)를 이루는 복수의 코일은 서로 상이한 지향축을 갖도록 타원형 또는 방향성을 갖는 도형을 가질 수 있다. 이러한 방향성을 갖는 코일은 검사대상의 형상이나 크기를 검출하는데 있어 정확성을 향상시킬 수 있다.
탐침축(139)은 탐촉자(136)와 연결되어 탐촉자(136)를 이동시킬 수 있게 구성된다. 구체적으로 탐침축(139)은 그의 길이 방향을 따라 직선 운동하거나 또는 길이 방향을 따르는 축을 중심으로 회전 운동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 탐침축(139)은 통상의 리니어 모터 또는 회전 모터 등과 연결되도록 구성될 수 있다.
이송 유닛(120)은 일정한 회전 속도를 갖는 원형의 회전판(121)을 구비할 수 있다. 대상물(N)은 회전판(121)에 놓여지게 되며 이송 유닛(120)은 대상물(N)을 이송하는 동안 단계적으로 측정(검사)을 받도록 하고 측정이 마쳐진 후 배출되도록 한다. 회전판(120)의 구동을 위하여 회동부 및 속도 제어를 위한 감속 장치 등이 포함될 수 있다. 회전판(121)은 대상물(N)을 상면에 배치하고 회전판(121)의 저면에서도 측정이 가능하도록 투명 글라스 형태로 형성될 수 있다. 이외에도 회전판(121)은 외주의 측면에 대상물(N)이 끼워질 수 있는 홈이 일정 간격으로 형성된 타입으로 형성될 수도 있다.
광학 유닛(140), 광출력 유닛(150), 카메라 유닛(160), 프로세싱 유닛(170) 및 액정 필터 유닛(200)은 대상물(N)이 검사 영역 내에 왔을 때 모아레 무늬를 이용하여 대상물(N)에 대한 3차원 정보를 얻을 수 있게 구성된다. 얻어진 정보는 프로세싱 유닛(170, 도4참조)에 의해 대상물(N)에 대한 3차원 이미지를 생성하는데 활용된다. 광학유닛(140), 광출력 유닛(150), 카메라 유닛(160), 프로세싱 유닛(170) 및 액정 필터 유닛(200)의 상세한 구성 및 작동 방식에 대하여는 도 4 내지 도7을 참조하여 후술한다.
다시 도 1을 참조하면, 형상 측정 유닛(180)은 대상물의 헤드 규격, 몸체의 직경, 몸체의 길이 등 다양한 크기적 요소를 측정할 수 있게 구성된다. 형상 측정 유닛(180)은 대상물(N)의 일측에 배치되는 백라이트와, 백라이트의 반대쪽에 배치되는 촬영기를 갖춤으로써 대상물(N)의 실루엣을 검사할 수 있게 구성될 수 있다.
배출 유닛(190)은 검사가 완료되었거나 재검사가 필요한(측정되지 않은) 대상물(N)을 분류하여 배출시킨다. 배출 유닛(190)은 적어도 하나의 양품 배출부(191, 192), 불량품 배출부(193) 및 재검사품 배출부(194)를 포함할 수 있다. 정확한 배출을 위하여 배출 유닛(190)은 공압으로 대상물(N)을 이동시키는 공압 노즐을 포함할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치(100)는 각 전자 부품들을 제어하거나 감지 또는 측정된 결과를 받는 데이터 처리부와, 검사 상태를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 데이터 처리부는 양품과 불량품 및 재검사품을 구별하기 위한 알고리즘이 포함된 소프트웨어를 내장하고 또한 사용자의 조작 또는 알림을 용이하게 하기 위한 시각적 사용자 인터페이스(graphic user interface : GUI)를 갖출 수 있다.
이하에서는, 상술한 비전 검사 장치(100)의 광학 유닛(140), 광출력 유닛(150), 카메라 유닛(160) 프로세싱 유닛(170) 및 액정 필터 유닛(200)의 전체적인 구성에 대해 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서 대상물은 팬너트(N)일 수 있다. 팬너트(N)는 헤드부(NH) 및 몸체부(NB)를 가질 수 있다. 여기서, 몸체부(NB)는 중공부(NC)를 가질 수 있으며, 중공부(NC)의 내주면(NI)에는 나사산(NT)이 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치(100)는, 이송 유닛(120), 광학 유닛(140), 광출력 유닛(150), 카메라 유닛(160), 프로세싱 유닛(170) 및 액정 필터 유닛(200)을 포함할 수 있다.
이송 유닛(120)은 팬너트(N)를 이송하는 구성요소이다. 이송 유닛(120)은 회전판(121)을 포함할 수 있다. 여기서, 팬너트(N)는 그 헤드부(NH)가 회전판(121)에 놓여진 상태로 이송될 수 있다.
광학 유닛(140)은 후술하는 제1슬릿광(L1) 및 제2슬릿광(L2)을 반사시키기 위한 요소이다. 광학 유닛(140)은 광출력 유닛(150)과 대상물, 즉, 팬너트(N) 사이에 배치되며, 콘렌즈(141)를 포함할 수 있다.
콘렌즈(141)는 카메라 유닛(160) 측으로 갈수록 단면적이 넓어지게 형성될 수 있다. 또한, 제1슬릿광(L1) 및 제2슬릿광(L2)을 반사시킬 수 있도록 카메라 유닛(160)의 촬영축(X)과 경사지게 배치되는 반사면(141a)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 광학 유닛(140)은 유리 등의 매질로 구성되는 콘렌즈(141)로 이루어질 수 있으나, 이외에도 광학 유닛(140)은 중공형의 콘미러로 이루어질 수도 있다. 여기서, 콘미러는 카메라 유닛(160) 측으로 벌어지게 형성될 수 있고, 그 내면에 제1슬릿광(L1) 및 제2슬릿광(L2)을 반사시킬 수 있도록 카메라 유닛(160)의 촬영축(X)과 경사지게 배치되는 반사면을 포함할 수 있다.
광출력 유닛(150)은 제1슬릿광(L1)을 출력하는 구성요소이며 카메라 유닛(160)과 광학 유닛(140) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 광출력 유닛(150)은 환형의 형태로 형성되며 이에 따라, 환형의 단면을 가지는 제1슬릿광(L1)을 광학 유닛(140)을 향해 조사할 수 있다. 또한, 광출력 유닛(150)은 레이저 광원을 포함할 수 있다. 이러한 레이저 광원은 제1슬릿광(L1)을 그 광로가 가변되게 조사할 수 있다.
카메라 유닛(160)은 팬너트(N)를 촬영하는 구성요소이며, 광학 유닛(140)의 콘렌즈(141)의 반사면(141a)에서 반사되는 제2슬릿광(L2)을 수광하여 팬너트(N)에 대한 복수의 개별 이미지를 획득할 수 있다.
액정 필터 유닛(200)은, 콘렌즈(141)와 팬너트(N) 사이에 배치되며, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 모아레 무늬를 출력하는 액정 패널(210)과, 액정 패널(210)의 배면에 배치되는 도광판(220)과, 도광판(220)의 둘레방향 측에 배치되는 광원(230)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 액정 패널(210)과 상기 도광판(220)은 대상물인 팬너트(N)가 형성하는 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 액정 패널(210)은 상기 카메라 유닛(160)의 촬영축(X)과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
액정 패널(210)은 광원(230)으로부터 투사된 빛이 통과할 수 있도록 투명 재질로 제작되며, 도면에는 도시되지 않았으나 상부기판과 하부기판 그리고 그 사이에 개재된 액정층을 포함할 수 있다. 상부기판과 하부기판에는 매트릭스 방식으로 나열된 화소 영역을 정의하는 배선 및 매트릭스가 형성될 수 있으며 액정층을 구동하기 위한 화소 전극을 구비할 수 있다. 특히 상부 기판에는 색상을 구현하기 위한 칼라 필터가 마련될 수 있다.
도광판(220)은 광원(230)으로부터 입사된 빛을 도광판(220) 내부의 전체 영역으로 확산시키며 액정 패널(210)이 위치된 방향으로 빛을 굴절 시킬 수 있다. 도광판(220) 또한 투명 재질로 제작될 수 있다.
상기 광원(230)은 3차원 입체 대상물에 맺힌 모아레 무늬를 촬영하는 카메라 유닛(160)의 촬영범위에 간섭되거나 포함되지 않도록 상기 도광판(220)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있으며, 음극선 형광램프(CCFL : cold cathode fluorescence lam)나 외부전극 형광램프(EEFL : external fluorescence lamp)와 같은 형광램프를 사용할 수도 있고 복수의 LED(Light Emitting Device)를 사용할 수도 있다. LED를 사용하는 경우, 적색, 녹색, 청색 등의 단색광을 발광하는 LED가 사용될 수 있고 백색광을 발광하는 백색 LED를 사용할 수도 있을 것이다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 광원(230)이 도광판(220)의 둘레방향 일측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 도광판(220)의 둘레방향 전체를 따라 배치될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 액정 필터 유닛(200)은, 전술한 바와 같이 모아레 무늬를 액정 패널(210) 상에 출력하는바, 액정 패널(210)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 모아레 무늬를 형성하는 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)이 표시될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1격자패턴(P1)은 액정 패널(210)의 제1방향(D)을 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성될 수 있다.
그리고, 제2격자패턴(P2)은 액정 패널(210)의 제1방향(D)과 교차하는 제2방향을 따라 표시되되 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성될 수 있다.
즉, 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)은 서로 교차하는 방향으로 액정 패널(210) 상에 표시될 수 있다. 이때, 액정 패널(210) 상에 표시되는 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)은 광출력 유닛(150)에서 발생되는 광이 투과되지 않는 색상을 가지는 것이 바람직하다. 예컨대, 회색이나 검은 색상 계열로 액정 패널(210) 상에 표시되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기와 같이 구성된 액정 패널(210)과 도광판(220) 및 광원(230)은 틀부(240)에 의해 결속될 수 있다. 틀부(240)는 액정 패널(210)과 도광판(220)의 테두리부를 감싸는 형태로 형성되며, 광원(230) 또한 틀부(240)의 내부에 내장될 수 있다.
또한, 틀부(240)에는 후술할 프로세싱 유닛(170)과 연결되되 광원(230)에 구동 전류를 전달하는 커넥터(241)가 마련될 수 있다.
프로세싱 유닛(170)은, 팬너트(N)에 대한 3차원 이미지를 생성함과 동시에 액정 필터 유닛(200)의 광원(230)을 제어하여 액정 패널(210) 상에 표시되는 제1격자패턴(P1) 또는 제2격자패턴(P2)을 제어할 수 있다. 즉, 프로세싱 유닛(170)은 액정 필터 유닛(200)에 입력되는 전원의 주기를 다르게 하거나 위상(phase)을 천이시켜서(shift) 제1격자패턴(P1) 및 제2격자패턴(P2)을 액정 패널(210) 상에 형성하여 모아레 무늬를 형성할 수 있다.
그리고, 프로세싱 유닛(170)은 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)을 형성하는 라인들을 독립적으로 또는 동시에 제어하여 액정 패널(210)상에 표시되는 제1격자패턴(P1) 또는 제2격자패턴(P2)을 형성하는 라인 간의 간격을 조절할 수 있고, 또한, 라인들을 순차적으로 온/오프 되도록 제어할 수도 있다.
그리고, 프로세싱 유닛(170)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 팬너트(N) 상에 모아레 무늬가 투영되도록 제1격자패턴(P1)을 형성하는 라인들을 일방향 또는 타방향으로 회전시켜 액정 패널(210)상에 표시되도록 한다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 제1격자패턴(P1)을 형성하는 라인들이 액정 패널(210) 상에서 회전 이동되어 표시되는 것으로 도시 및 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1격자패턴(P1)을 형성하는 라인들은 액정 패널(210) 상에 고정적으로 표시되도록 하고 제2격자패턴(P2)을 형성하는 라인들을 액정 패널(210) 상에서 회전 이동시켜 표시되도록 할 수도 있다.
프로세싱 유닛(170)은 액정 패널(210)에 도 8의 (a)와 같이 주기가 p인 제1격자패턴(P1)을 형성하고, 제1격자패턴(P1)이 형성된 상태에서 도 8의 (b)와 같이 제2격자패턴(P2)을 형성하여 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)을 서로 겹쳐서 도 8의 (c)와 같은 모아레 무늬를 얻을 수 있다. 이때, 제2격자패턴(P2)은 제1격자패턴(P1)과 동일한 주기(p)를 가지면서 반시계방향으로 θ만큼 회전되어 있는 상태이다. 도 8의 (c)에 도시된 모아레 무늬에서의 주기 P는 하기 [수학식]과 같은 관계로 격자패턴의 주기 p 보다 월등히 큰 값을 가지게 된다.
[수학식]
Figure 112016029775966-pat00001
프로세싱 유닛(170)은 도 8의 (c) 상태에서 제1격자패턴(P1)을 p/2 만큼 수평방향으로 이동시켜서 도 8의 (d)와 같은 모아레 무늬를 얻을 수 있다. 도 8의 (d)에 도시된 모아레 무늬는 도 8의 (a)에 도시된 제1격자패턴(P1) 자체의 이동량을
Figure 112016029775966-pat00002
배 만큼 증폭시키는 효과를 가지게 된다.
프로세싱 유닛(170)은 액정 필터 유닛(200)에 입력되는 전원의 주기를 다르게 하거나 위상을 천이시켜서 제1격자패턴(P1) 및 제2격자패턴(P2)을 이동시키거나 회전시켜서 모아레 무늬를 형성하게 된다.
이와 같이, 제1격자패턴(P1) 또는 제2격자패턴(P2)을 형성하는 라인들이 회전되면 팬너트(N) 상에 모아레 무늬가 맺혀질 수 있다.
이하에서는, 상기와 같이 구성된 비전 검사 장치(100)의 작동 방식이 예를 들어 설명된다.
팬너트(N)는 이송 유닛(120)에 의해 검사 영역 내에 진입할 수 있다. 팬너트(N)가 검사 영역에 진입하면, 이송 유닛(120)은 회전을 멈추고 팬너트(N)가 검사 영역 내에 위치하도록 할 수 있다. 팬너트(N)가 검사 영역 내에 위치되면 광출력 유닛(150)은 콘렌즈(141)의 상측면(141b)을 통해 띠형상의 레이저로 이루어지는 환형의 제1슬릿광(L1)을 조사할 수 있다. 이러한 제1슬릿광(L1)은 콘렌즈(141)의 반사면(141a)에서 반사되어 콘렌즈(141)의 하부에 배치된 액정 필터 유닛(200)의 액정 패널(210)로 입사될 수 있다.
액정 필터(210)로 입사된 제1슬릿광(L1)은 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)이 표시되지 않은 액정 패널(210)의 부위를 투과하여 팬너트(N)의 내주면(N1)을 향해 입사된다. 이때, 팬너트(N)의 내주면 상에는 액정 필터(210)에 표시된 제1격자패턴(P1)과 제2격자패턴(P2)에 의해 모아레 무늬가 등고선처럼 맺혀질 수 있다. 팬너트(N) 상에 맺혀진 모아레 무늬는 팬너트(N)의 내주면(NI)에 형성된 나사산(NT)의 굴곡 형태에 따라 변형될 수 있고 그 나사산(NT)의 높낮이를 표현할 수 있다.
그리고, 제1슬릿광(L1)에 의해 팬너트(N)의 내주면(NI)에서 반사되어 진행하는 제2슬릿광(L2)은 콘렌즈(141)의 반사면(141a)에서 재반사되어 카메라 유닛(160)으로 입사될 수 있다. 따라서, 카메라 유닛(160)은 팬너트(N) 상에 맺혀진 모아레 무늬를 촬영하여 팬너트(N)의 3차원 이미지 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 제1슬릿광(L1)이 액정 필터 유닛(200)을 경유하여 팬너트(N1)의 내주면에 입사되는 것으로 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 광출력 유닛(150)은 제1슬릿광(L1)의 광로를 변경할 수 있다. 예컨대, 광출력 유닛(150)은 제1슬릿광(L1)의 광로를 팬너트(N)의 상면 또는 외주면을 향하도록 광로를 변경할 수 있으며, 이에 따라 팬너트(N)의 상면 또는 외주면 상에 모아레 무늬가 맺히도록 하여 카메라 유닛(160)이 또 다른 팬너트(N)의 모아레 무늬를 촬영하여 3차원 이미지 정보를 획득할 수도 있다.
카메라 유닛(160)에 의해 촬영된 팬너트(N)에 맺혀진 모아레 무늬는 프로세싱 유닛(170)으로 송신될 수 있으며, 프로세싱 유닛(170)은 팬너트(N)의 3차원 이미지 정보들을 수신받아 상호 조합 처리함으로써 팬너트(N)에 대한 3차원 이미지를 생성할 수도 있다.
이상에서는, 팬너트(N)를 대상물의 예시로 하여 비전 검사 장치(100)를 설명하였으나, 여기서 대상물(N)은 볼트형 체결요소일 수도 있다. 이 경우, 제1슬릿광(L1)은 콘렌즈(141)에서 반사되어 액정 필터 유닛(200)을 투과한 후 볼트의 외주면에 형성된 나사산에 입사될 수 있다. 그러면, 볼트의 외주면에는 등고선과 같은 모아레 무늬가 맺혀지게 되고 나사산에서 반사된 제2슬릿광(L2)은 다시 콘렌즈(141)의 반사면(141a)에서 반사되어 카메라 유닛(160)으로 입사될 수 있다. 그러면, 카메라 유닛(160)은 볼트의 외주면에 형성된 나사산에 맺혀진 모아레 무늬를 촬영하여 3차원 이미지 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이, 광출력 유닛(150)은 콘렌즈(141)를 통해 폐곡선의 단면, 구체적으로는 환형의 단면을 가지는 제1슬릿광(L1)을 조사할 수 있다. 이러한 환형의 제1슬릿광(L1)은 콘렌즈(141)의 반사면(141a)에서 반사되어 팬너트(N)의 내주면(N1) 전둘레에 환형의 형태로 입사될 수 있다. 이에 따라, 팬너트(N)의 내주면(N1) 전둘레에는 액정 패널(210)에 형성된 제1격자패턴(P1) 및 제2격자패턴(P2)에 의해 등고선과 같은 모아레 무늬가 맺혀지게 되고, 카메라 유닛(160)은 팬너트(N)의 내주면(NI) 전둘레에 관한 이미지를 한번의 촬영으로 획득할 수도 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 비전 검사 장치
110 : 공급 유닛 120 : 이송 유닛
130 : 대상물 감지 유닛 135 : 와전류 검사 유닛
140 : 광학 유닛 150 : 광출력 유닛
160 : 카메라 유닛 170 : 프로세싱 유닛
180 : 형상 측정 유닛 190 : 배출 유닛
200 : 액정 필터 유닛 210 : 액정 패널
220 : 도광판 230 : 광원
240 : 틀부 P1 : 제1격자패턴
P2 : 제2격자패턴

Claims (10)

  1. 카메라 유닛;
    상기 카메라 유닛의 하부에 배치되는 환형의 광출력 유닛;
    상기 광출력 유닛의 하부에 배치되는 광학 유닛;
    상기 광학 유닛과 검사하고자 하는 대상물의 사이에 배치되며, 모아레 무늬를 형성하되, 상기 광출력 유닛에서 발생되는 광이 투과되지 않는 색상을 가지는 제1격자패턴과 제2격자패턴이 서로 교차하는 방향으로 표시되는 액정 필터 유닛; 및
    상기 액정 필터 유닛에 표시되는 제1격자패턴 또는 제2격자패턴을 제어하는 프로세싱 유닛;을 포함하며,
    상기 액정 필터 유닛은,
    상기 제1격자패턴과 상기 제2격자패턴이 표시되며, 검사하고자 하는 대상물의 면적보다 큰 면적을 가진 채로 상기 카메라 유닛의 촬영축과 직교하는 방향으로 배치되는 액정 패널; 상기 액정 패널의 면적과 대응되는 면적을 가진 채로 상기 액정 패널의 배면에 배치되는 도광판; 및 상기 카메라 유닛의 촬영범위에 포함되지 않도록 상기 도광판의 둘레방향 일측 또는 둘레방향 전체에 배치되어 상기 제1격자패턴과 상기 제2격자패턴이 상기 액정 패널에 표시되도록 빛을 입사하는 광원;을 포함하며,
    상기 액정 패널은 매트릭스 방식으로 나열된 화소 영역을 정의하는 배선이 형성되는 상부기판 및 하부기판, 상기 상부기판 및 하부기판 사이에 개재되는 액정층 및 상기 액정층을 구동하는 화소 전극을 포함하며, 상기 상부기판에는 색상을 구현하는 칼라 필터가 마련되고,
    상기 제1격자패턴은 상기 액정 패널의 제1방향을 따라 표시되되 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성되고, 상기 제2격자패턴은 상기 제1방향과 교차하는 제2방향을 따라 표시되되 일정간격 이격된 다수개의 라인들에 의해 형성되며,
    상기 프로세싱 유닛은,
    상기 액정 필터 유닛에 입력되는 전원의 주기를 다르게 하거나 위상을 천이시켜서 상기 제1격자패턴 및 상기 제2격자패턴을 상기 액정 패널 상에 형성하여 모아레 무늬를 형성하되, 상기 제1격자패턴과 상기 제2격자패턴을 형성하는 라인들을 독립적으로 또는 동시에 제어하여 상기 액정 패널상에 표시되는 상기 제1격자패턴 또는 상기 제2격자패턴을 형성하는 라인 간의 간격을 조절하고, 상기 액정 패널 상에서 상기 제1격자패턴 또는 상기 제2격자패턴을 형성하는 라인들이 회전 이동되게 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비전 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 필터 유닛은,
    상기 액정 패널과 상기 도광판 및 상기 광원을 결속시키는 틀부를 포함하며,
    상기 틀부에는 상기 프로세싱 유닛과 연결되어 상기 광원에 구동 전류를 전달하는 커넥터가 마련되는 것을 특징으로 하는 비전 검사 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 대상물을 시간당 일정한 양만큼 공급하고 일정한 자세로 정렬시키는 공급 유닛을 포함하며,
    상기 공급 유닛에는 상기 대상물의 내부로 삽입되어 상기 대상물에 형성된 크랙을 검사하는 와전류 검사 유닛이 마련되는 것을 특징으로 하는 비전 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 와전류 검사 유닛은,
    제1센서와 제2센서 및 지지 부재를 포함하는 탐촉자; 및
    상기 탐촉자와 연결되어 상기 탐촉자를 이동시키는 탐침축;을 포함하며,
    상기 제1센서 및 제2센서는 판상으로 권취된 팬케이크 코일 형태를 가지되 상기 지지 부재의 둘레방향을 따라 복수개가 각각 일정 간격으로 배열된 어레이 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 비전 검사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 패널 및 도광판은 투명 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 비전 검사 장치.
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