KR102249841B1 - 딥러닝을 활용하여 정확도를 누적적으로 향상시키는 솔더링 럼프의 불량 검지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 하측에 구비되며, 솔더링 럼프가 인쇄된 인쇄회로기판이 안착되는 안착부; 상기 하우징의 상측에 구비되어 상기 안착부를 촬영하는 카메라 모듈; 상기 하우징에 구비되며, 상기 안착부를 향해 빛을 조사하는 램프; 상기 램프를 통해 조사된 후 상기 안착부에 안착된 인쇄회로기판의 솔더링 럼프 표면에서 반사된 빛을 상기 카메라 모듈로 안내하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 검사장치 에 관한 것이다.

Description

딥러닝을 활용하여 정확도를 누적적으로 향상시키는 솔더링 럼프의 불량 검지방법 {A Defect detection method of soldering lump that accumulatively improves accuracy using deep learning}

본 발명은 딥러닝을 활용하여 정확도를 누적적으로 향상시키는 솔더링 럼프의 불량 검지방법에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 솔더링은 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 등에 주석 성분을 포함하는 솔더볼(solder ball)을 인쇄하는 것을 지칭한다.

솔더링 방식으로는 대표적으로 열침을 이용하거나 노즐 자체의 온도를 올려 솔더볼을 용융시키는 방식이 있으며, 최근에는 비접촉식 방식으로 레이저 빔을 이용해 솔더볼의 온도를 융점까지 순간적으로 올려 인쇄하는 기술이 개발되고 있다.

도 1을 참조하면, 레이저 방식의 솔더링 장치는 노즐(N)이 솔더링 포인트로 이동하여 일시적으로 정지한 후 레이저 빔으로 솔더볼(B)을 용융시키고, 용융된 솔더볼이 인쇄회로기판으로 낙하하여 솔더링되는 원리를 이용한다.

인쇄회로기판과 부품모듈(M)은 용융된 솔더볼(B)이 다시 고체화된 솔더링 럼프(L)를 통해 전기적으로 연결하게 되는데, 이때 솔더링 럼프(L)의 형상에 따라 결합성과 전도성 및 안전성 수준이 달라지게 된다.

따라서, 균일한 품질을 담보하기 위해 솔더링 럼프(L)는 일정한 형상으로 형성되어야 하는데, 경우에 따라서는 노즐(N)의 진동과 온도 및 솔더볼(B) 품질에 따라 솔더링 럼프(L)의 형상이 품질이 담보될 수 있는 기준을 벗어날 수 있다.

따라서, 솔더링 럼프(L)의 이미지를 정확하게 인식하고, 인식된 이미지를 효율적으로 처리하여 불량여부를 정확하게 판단할 수 있는 장치와 검사방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 솔더링 럼프(L)의 이미지를 정확하게 취득하여 불량여부를 검지하기 위한 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 취득한 솔더링 럼프(L) 이미지를 효율적으로 처리하여 불량검사의 정확성을 높이는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외관을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 하측에 구비되며, 솔더링 럼프가 인쇄된 인쇄회로기판이 안착되는 안착부; 상기 하우징의 상측에 구비되어 상기 안착부를 촬영하는 카메라 모듈; 상기 하우징에 구비되며, 상기 안착부를 향해 빛을 조사하는 램프; 상기 램프를 통해 조사된 후 상기 안착부에 안착된 인쇄회로기판의 솔더링 럼프 표면에서 반사된 빛을 상기 카메라 모듈로 안내하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 검사장치를 제공한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 하우징은 상기 카메라 모듈이 고정되는 제1바디; 및 상기 램프가 고정되며, 상기 제1바디에 선택적으로 착탈되는 제2바디;를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 하우징은 상기 제2바디의 내벽에 구비되어 상기 램프를 고정하며, 그 상단이 상기 안착부를 향해 소정각도 기울어진 경사부;를 더 포함하고, 상기 반사부의 하단은 상기 안착부를 향해 소정각도 기울어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카메라 모듈을 통해 상기 안착부에 안착된 인쇄회로기판을 촬영하는 이미지 취득 단계; 상기 안착부에 안착된 인쇄회로기판에 인쇄된 솔더링 럼프의 형상을 지정하는 솔더링 이미지 처리 단계; 상기 이미지 처리 단계에서 지정된 솔더링 럼프 이미지를 기저장된 이미지와 비교하여 불량여부를 판단하는 불량 검지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 검사방법을 제공한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 솔더링 이미지 처리 단계는 상기 카메라 모듈을 통해 촬영된 인쇄회로기판 이미지의 선명도를 높이는 선명도 조절 단계; 선명도가 조절된 이미지에서 솔더링 럼프의 중심부를 지정하는 중심부 인식 단계; 및 상기 중심부 인식 단계에서 지정된 중심부를 기준으로, 솔더링 럼프와 인쇄회로기판의 경계를 지정하는 외곽선 형상화 단계;를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 솔더링 이미지 처리 단계는 누적된 솔더링 럼프의 이미지 정보를 딥러닝하여 설정된 기준에 근거하여, 솔더링 럼프의 외곽선을 수정하는 이미지 보정 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 솔더링 럼프(L)의 이미지를 정확하게 취득하여 불량여부를 검지하는 효과가 있다.

본 발명은 취득한 솔더링 럼프(L) 이미지를 효율적으로 처리하여 불량검사의 정확성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 레이저 방식의 솔더링 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 검사장치의 단면도를 도시한 것이다.
도 3는 상기 솔더링 검사장치의 카메라 모듈을 통해 취득한 솔더링 럼프 이미지를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 검사장치를 이용한 검사방법 플로우를 도시한 순서도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해서 살펴보기로 한다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 검사 장치는 외관을 형성하는 반구 형상의 하우징(1), 상기 하우징(1)의 하부에 구비되며 솔더링 럼프(L1, L2)가 인쇄된 인쇄회로기판(P)이 안착되는 안착부(6), 상기 하우징(1)의 상단중앙에 위치하여 상기 안착부(6)를 촬영하는 카메라 모듈(2), 상기 하우징(1)의 내주면을 따라 다수 개 구비되며 상기 안착부(6)를 향해 빛을 조사하는 램프(31, 32) 및, 상기 카메라 모듈(2)과 상기 램프(31,32)를 제어하며 솔더링 이미지를 처리하여 불량여부를 판단하는 제어부(4)를 포함할 수 있다.

또한, 카메라 모듈(2)은 상기 하우징(1)에 고정된 모듈 본체(21)와, 상기 안착부(6)를 마주보도록 상기 모듈 본체(21)에 고정된 렌즈(22)를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 하우징(1)은 상기 모듈 본체(21)가 고정되는 반구 형상의 제1바디(11)와, 상기 제1바디(11)의 하단에 선택적으로 착탈되는 내부가 빈 원기둥 형상의 제2바디(12)를 포함할 수 있다.

상기 제1바디(11)의 내주면에는 상기 안착부(6)에 안착된 인쇄회로기판의 솔더링 럼프(L1, L2)의 상부를 비추며 다수 개가 다층적으로 위치한 제1램프(31)가 구비되며, 상기 제2바디(12)의 내주면에는 상기 안착부(6)에 안착된 인쇄회로기판의 솔더링 럼프(L1, L2)의 측면을 비추는 다수 개의 제2램프(32)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 돔라이트인 제1램프(31)와 실린더라이트인 제2램프(32)는 솔더링 럼프(L1, L2)의 표면을 고르게 비출 수 있게 된다.

아울러, 상기 제2바디(12)의 내벽에는 상기 제2램프(32)를 고정하며 그 상단이 상기 안착부(6)를 향해 소정각도 기울어진 경사부(13)가 구비될 수 있으며, 이는 상기 제2램프(32)를 통해 조사된 빛이 솔더링 럼프(L1, L2)로 집중되도록 하는 역할을 한다.

다만, 상기 제2램프(32)를 통해 솔더링 럼프(L1, L2)의 표면으로 조사된 빛의 대부분은 상기 렌즈(22)로 향하나, 일부는 솔더링 럼프(L1, L2)의 표면 형상으로 인해 솔더링 럼프(L1, L2)의 측면으로 향하게 된다.

이는 솔더링 럼프(L1, L2)의 전체 이미지를 취득하는데 있어 공백이 발생하는 문제를 초래한다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 솔더링 검사장치는 상기 제2램프(32)를 통해 조사된 후 상기 안착부(6)에 안착된 인쇄회로기판의 솔더링 럼프(L1, L2) 표면에서 반사된 빛을 상기 카메라 모듈(2)로 안내하도록 그 하단이 상기 안착부(6)를 향해 소정각도 기술어진 반사부(5)를 더 포함할 수 있다.

상기 반사부(5)는 거울 또는 표면이 매끈하게 처리된 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2바디(12)의 하단 둘레를 따라 구비될 수 있다.

상기 반사부(5)는 상기 제2램프(32)에서 조사되어 솔더링 럼프(L1, L2)의 측면으로 다시 방출되는 빛을 상기 카메라 모듈(2)에 전달을 하여 솔더링 럼프(L1, L2)의 측면이 왜곡되어 인식되지 않도록 한다.

한편, 상기 제1바디(11)와 제2바디(12)에는 각각 나사산이 구비되어 서로 회전 체결될 수 있으며, 손쉬운 착탈을 위해 상기 제1바디(11)의 외주면에는 제1핸들(61)이 구비되고 상기 제2바디(12)의 외주면에는 제2핸들(62)이 구비될 수 있다.

이는 제1바디(11)와 제2바디(12)가 손쉽게 분리되도록 하여, 램프 교체와 같은 정비를 용이하게 하는 효과가 있다.

한편, 솔더링 럼프의 불량 유형으로는, 솔더링 럼프가 인쇄회로기판에 정상적으로 접합되지 않은 Open Fail, 인접한 솔더링 럼프간 서로 붙는 Short Fail, 솔더링 럼프의 사이즈가 기준치에서 벗어나는 Size Fail, 솔더링 럼프의 형상이 찌그러지거나 가로, 세로 비율이 맞지 않는 Shape Fail, 솔더링 럼프 또는 그 주변부에 그을림이 발생하는 Burning Fail 등이 있다.

도 4를 보면 상기 카메라 모듈(2)을 통해 얻은 솔더링 럼프 이미지를 확인할 수 있다. L1의 경우 정상상태의 솔더링 럼프이며, L2는 상기 불량 유형중 하나로 Shape Fail이 발생된 솔더링 럼프이다.

이하, 도 4를 참조하여, 상기 솔더링 검사장치를 이용한 솔더링 검사방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 검사방법은 상기 카메라 모듈(2)을 통해 상기 안착부(6)에 안착된 인쇄회로기판을 촬영하는 이미지 취득 단계(S1), 상기 이미지 취득 단계(S1)에서 취득한 이미지를 구체화하는 이미지 전처리 단계(S2), 상기 안착부(6)에 안착된 인쇄회로기판에 인쇄된 솔더링 럼프의 형상을 지정하는 솔더링 이미지 처리 단계(S3), 상기 이미지 처리 단계에서 지정된 솔더링 럼프 이미지를 기저장된 이미지와 비교하여 불량여부를 판단하는 불량 검지 단계(S4)를 포함할 수 있다.

상기 이미지 취득 단계(S1)는 상기 제1램프(31)와 제2램프(32)에 전력을 공급하는 램프 온 단계(S11)와, 상기 카메라 모듈(2)을 통해 솔더링 럼프의 이미지를 촬영하는 솔더링 이미지 캡쳐 단계(S12)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 솔더링 이미지 처리 단계(S3)는 상기 카메라 모듈(2)을 통해 촬영된 인쇄회로기판 이미지의 선명도를 높이는 선명도 조절 단계(S31)를 포함할 수 있다.

상기 선명도 조절 단계(S31)에서는 색채 대비를 극대화하여, 솔더링 럼프가 인쇄회로기판과 확연하게 구분되어 인식될 수 있도록 한다.

상기 솔더링 이미지 처리 단계(S3)는 선명도가 조절된 이미지에서 Pattern Matching을 통해 솔더링 럼프의 중심부를 지정하는 중심부 인식 단계(S32)와, 상기 중심부 인식 단계(S32)에서 지정된 중심부를 기준으로 솔더링 럼프와 인쇄회로기판의 경계를 지정하는 외곽선 형상화 단계(S32)를 더 포함할 수 있다.

상기 중심부 인식 단계(S32)는 가장 밝은 지점을 중심부로 특정하고, 상기 외곽선 형상화 단계(S32)에서는 솔더링 럼프의 기준 밝기 이하로 변경되는 지점을 솔더링 럼프와 인쇄회로기판의 경계를 지정할 수 있다.

나아가, 상기 솔더링 이미지 처리 단계(S3)는 누적된 솔더링 럼프의 이미지 정보를 딥러닝하여 설정된 기준에 근거하여, 솔더링 럼프의 외곽선을 수정하는 이미지 보정 단계(S33)를 더 포함할 수 있다.

상기 이미지 보정 단계(S33)는 마이컴(미도시)이 누적된 정보를 통해 불량 유형들을 학습한 후, 다른 환경적 요건과 재료적인 편차등에서 발생하는 검사 오차율을 줄이게 된다.

이에 따라, 솔더링 검사횟수가 많아지면 상기 이미지 보정 단계(S33)의 정확도는 자연히 기하급수적으로 증대되어, 결과적으로 검사 품질이 향상되는 탁월한 효과를 가져올 수 있다.

마지막으로, 상기 불량 검지 단계(S4)에서는 기 저장된 정상 솔더링 럼프 이미지와 상기 이미지 처리 단계(S4)에서 처리된 이미지를 비교하여, Open Fail, Size Fail, Shape Fail, Burning Fail 중 적어도 어느 하나가 발생한 것으로 판단된 경우, 불량검사를 중단하고 입력부(미도시)를 통해 작업자에게 불량 발생을 알릴 수 있다.

본 명세서에 기재되어 있지 않은 효과라도, 본 발명은 상술한 각각의 구성들이 다른 효과를 추가적으로 가지고 있을 수 있으며, 상술한 각각의 구성들간 유기적인 결합관계에 따라 종래기술에서 볼 수 없는 새로운 효과를 도출할 수 있다.

아울러, 도면에 도시된 실시예들이 다른 형태로 변형되어 실시될 수 있으며, 본 발명의 특허청구범위에 청구된 구성을 포함하여 실시되거나 균등범위 내에서 실시되는 경우 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

하우징 1 카메라 2 램프 3 제어부 4 반사부 5

Claims (5)

1. 외관을 형성하는 하우징, 솔더링 럼프가 인쇄된 인쇄회로기판이 안착되는 안착부, 상기 솔더링 럼프를 촬영하는 카메라 모듈, 상기 솔더링 럼프를 향해 빛을 조사하는 램프, 상기 하우징의 하단부에 구비되어 상기 램프를 통해 조사된 빛에 의해 상기 솔더링 럼프의 측면에서 나오는 영상을 상기 카메라 모듈로 안내하는 반사부;를 포함하는 솔더링 장치에 이용되는 솔더링 검사방법에 있어서,
   상기 카메라 모듈을 통해 상기 안착부에 안착된 상기 솔더링 럼프를 촬영하는 이미지 취득 단계;
   상기 안착부에 안착된 상기 솔더링 럼프의 형상을 지정하는 솔더링 이미지 처리 단계; 및
   상기 이미지 처리 단계에서 지정된 솔더링 럼프 이미지를 기저장된 이미지와 비교하여 불량여부를 판단하는 불량 검지 단계;를 포함하고,
   상기 솔더링 이미지 처리 단계는
   상기 카메라 모듈을 통해 촬영된 솔더링 럼프 이미지의 선명도를 높이는 선명도 조절 단계;
   선명도가 조절된 이미지에서 솔더링 럼프의 중심부를 지정하는 중심부 인식 단계;
   상기 반사부에 의해 획득한 상기 솔더링 럼프의 측면 영상 중 상기 중심부 인식 단계에서 지정된 중심부를 기준으로한 기준 밝기 이하로 변경되는 지점을 솔더링 럼프와 인쇄회로기판의 경계로 지정하는 외곽선 형상화 단계; 및
   솔더링 럼프의 이미지 기준에 근거하여, 솔더링 럼프의 외곽선을 수정하는 이미지 보정 단계;를 포함하고,
   상기 이미지 보정 단계에서의 솔더링 럼프 이미지 기준은
   상기 카메라 모듈에 의해 촬영되어 누적적으로 저장된 솔더링 럼프 이미지 정보를 딥러닝하여 설정되는
   것을 특징으로 하는 딥러닝을 활용하여 정확도를 누적적으로 향상시키는 솔더링 럼프의 불량 검지방법.
   
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