KR102292463B1 - An Apparatus and Method for Inspecting Surface Defect using Image Sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치는 지면과 평행한 길이 방향을 따라 피검사체의 이송경로를 제공하는 프레임부, 상기 이송경로를 따라 상기 피검사체를 이송시키도록 상기 프레임부의 일측에 설치된 이송부, 상기 이송되는 피검사체의 상부에서 피검사체의 표면을 촬상하도록 상기 이송경로의 중도에 설치된 이미지 센서부, 상기 피검사체의 표면 중 상기 이미지 센서부에 의하여 촬상되는 영역인 촬상영역에 대하여 각각 서로 다른 방향으로 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 조명부, 및 상기 피검사체를 미리 정해진 단위 이송거리만큼 이동시키면서 상기 피검사체의 표면을 촬상함으로써 매 촬상시마다 촬상영역이 상기 단위 이송거리만큼 달라지도록 상기 이송부와 이미지 센서부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 이미지 센서부의 촬상시 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되도록 상기 조명부의 동작을 제어함으로써 서로 연속하여 촬상되는 촬상영역 각각에 대하여 서로 다른 방향에서 광이 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.A surface defect inspection apparatus using an image sensor according to the present invention includes a frame part that provides a transport path of an object to be inspected along a longitudinal direction parallel to the ground, and installed on one side of the frame part to transport the object to be inspected along the transport path. The transfer unit, the image sensor unit installed in the middle of the transfer path to image the surface of the inspected object from the upper part of the transferred object, and the imaging area that is the area imaged by the image sensor unit among the surface of the inspected object It includes a plurality of illumination lamps irradiating light in different directions, an illumination unit installed in the middle of the transport path, and an imaging area for every imaging by imaging the surface of the inspected object while moving the inspected object by a predetermined unit transport distance. and a control unit for controlling operations of the conveying unit and the image sensor unit so as to be different by the unit conveying distance, wherein the control unit operates the illumination unit so that any one of the plurality of illumination lamps is turned on according to a predetermined sequence when the image sensor unit is imaged It is characterized in that light is irradiated from different directions to each of the image pickup regions continuously imaged with each other by controlling the .
Description
본 발명은 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 피검사체를 이송시키면서 이미지 센서로 피검사체의 표면을 촬상하여 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하되, 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되어 상기 이미지 센서에 의해 촬상되는 촬상영역에 광을 조사하도록 구성됨으로써 한 번의 스캔만으로도 광 조사 방향이 다른 복수의 조명램프 각각에 대한 상기 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 다양한 종류, 형상, 또는 방향을 가지는 결함의 검출 정확성을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 피검사체의 표면검사에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다. The present invention relates to a surface defect inspection apparatus and inspection method using an image sensor, and more particularly, by capturing the surface of the inspected object with an image sensor while transferring the inspected object, obtains a scanned image of the entire surface of the inspected object, , any one of a plurality of illumination lamps having different light irradiation directions is lit according to a predetermined sequence for every imaging, and is configured to irradiate light to an imaging area imaged by the image sensor Since the scan image can be obtained for each lighting lamp of It relates to a surface defect inspection apparatus and inspection method using a sensor.
일반적으로 강판, PCB 기판, 반도체 웨이퍼, 필름 등과 같이 평판 형상으로 이루어지는 제품의 경우 제조공정이 완료된 이후에 제품의 표면에 형성된 오염물 부착, 스크래치, 찍힘, 크랙 등의 결함이 존재하는지 여부를 평가하는 표면 검사공정을 거치게 된다.In general, in the case of flat products such as steel plates, PCB substrates, semiconductor wafers, and films, the surface for evaluating whether defects such as contaminant adhesion, scratches, dents, and cracks formed on the surface of the product after the manufacturing process is completed going through an inspection process.
종래에는 상기 표면 검사공정이 검사자가 육안이나 현미경 등을 이용하여 제품의 표면을 직접 검사하는 방식으로 이루어지는 것이 통상적이었으나, 이러한 육안 검사의 경우 불량여부가 검사자의 육안 관찰에 의한 주관적인 판단에 의해 결정되기 때문에 균일한 품질에 대한 신뢰성을 확보하기 곤란하여 미세한 표면 결함이 품질에 치명적인 영향을 미치는 이차전지, 반도체 웨이퍼, PCB 기판 등의 표면 검사에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.Conventionally, it is common that the surface inspection process is performed in such a way that the inspector directly inspects the surface of the product using the naked eye or a microscope. Therefore, it is difficult to secure the reliability of uniform quality, and there is a problem that cannot be applied to the surface inspection of secondary batteries, semiconductor wafers, PCB substrates, etc. where minute surface defects have a fatal effect on quality.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 피검사체인 제품의 표면에 광을 조사하는 광원과 제품의 표면에서 반사된 반사광에 의한 이미지를 촬영하는 이미지 센서를 이용하여 제품의 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 방식의 표면 검사장치가 개발되었는데, 이러한 이미지 센서를 이용한 표면 검사장치는 하기 [문헌 1]에 상세히 개시되어 있다.In order to solve this problem, in recent years, a light source that irradiates light on the surface of the product under test and an image sensor that takes an image by the reflected light reflected from the surface of the product is used to determine whether a defect exists on the surface of the product. A surface inspection apparatus has been developed, and the surface inspection apparatus using such an image sensor is disclosed in detail in [Document 1] below.
그러나, 표면 결함의 경우 광이 조사되는 방향에 따라 이미지 센서의 출력을 통해 검출할 수 있는 결함의 종류, 형상, 방향이 달라지는 특성이 있기 때문에 하기 [문헌 1]에 따른 기술과 같이 검사 표면에 대하여 광을 균일하게 조사하는 방식을 적용할 경우 다양한 종류, 형상 또는 방향을 가진 표면 결함을 정확하게 검출하기 곤란한 문제점이 있다.However, in the case of surface defects, since the type, shape, and direction of the defect that can be detected through the output of the image sensor vary according to the direction in which light is irradiated, as in the technique according to the following [Document 1], the inspection surface is When a method of uniformly irradiating light is applied, there is a problem in that it is difficult to accurately detect surface defects having various types, shapes, or directions.
이를 해결하기 위하여, 하기 [문헌 2]에는 이송되는 피검사체의 좌우에 2개의 광원을 설치하여 서로 다른 방향으로 광을 조사하면서 이미지를 촬영함으로써 표면 검사의 정확성을 향상시키는 방식이 개시되어 있다.In order to solve this problem, the following [Document 2] discloses a method of improving the accuracy of a surface inspection by installing two light sources on the left and right sides of a transported object to take images while irradiating light in different directions.
그러나, 하기 [문헌 2]의 경우 라인형 광원의 배치 구조의 한계상 라인 스캔형 이미지 센서의 스캔 라인에 대하여 전방과 후방의 2개 방향에서만 광을 조사할 수 있기 때문에 다양한 종류, 형상 또는 방향을 가진 표면 결함을 모두 정확하게 검출하기 곤란한 종래 기술의 문제점을 여전히 가지는 단점이 있다.However, in the case of the following [Document 2], since light can be irradiated only in two directions, front and rear, with respect to the scan line of the line scan type image sensor due to the limitation of the arrangement structure of the line type light source, various types, shapes, or directions There is still a disadvantage in that it is difficult to accurately detect all of the surface defects with the prior art.
또한, 하기 [문헌 2]의 경우 라인 스캔형 이미지 센서를 사용하는 방식이기 때문에 스캔 속도가 느릴 뿐만 아니라 스캔 라인 각각에 대하여 2개의 광원을 교대로 점멸하면서 중복 스캔하는 방식이기 때문에 피검사체의 전체 표면을 검사하는데 과도하게 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 전기 자동차용 이차전지와 같이 피검사체가 대면적이고 제품 특성상 전수 검사가 필요한 경우 더욱 가중되는 단점이 있다.In addition, in the case of the following [Document 2], since the scanning speed is slow because the line scan type image sensor is used, and because it is a method of overlapping scanning while alternately flashing two light sources for each scan line, the entire surface of the subject There is a problem that it takes an excessively long time to inspect the battery, and this problem is further aggravated when the subject has a large area and a full inspection is required due to the characteristics of the product, such as a secondary battery for an electric vehicle.
[문헌 1] 한국등록특허 제10-0389967호(2002. 2. 27. 공개)[Document 1] Korean Patent No. 10-0389967 (published on Feb. 27, 2002)
[문헌 2] 한국등록특허 제10-0470402호(2002. 7. 24. 공개)[Document 2] Korean Patent No. 10-0470402 (published on July 24, 2002)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피검사체를 이송시키면서 이미지 센서로 피검사체의 표면을 촬상하여 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하되, 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되어 상기 이미지 센서에 의해 촬상되는 촬상영역에 광을 조사하도록 구성됨으로써 한 번의 스캔만으로도 광 조사 방향이 다른 복수의 조명램프 각각에 대한 상기 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 다양한 종류, 형상, 또는 방향을 가지는 결함의 검출 정확성을 제고할 수 있을 뿐만 아니라 피검사체의 표면검사에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치 및 검사방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to acquire a scan image of the entire surface of the subject by imaging the surface of the subject with an image sensor while transporting the subject, , any one of a plurality of illumination lamps having different light irradiation directions is lit according to a predetermined sequence for every imaging, and is configured to irradiate light to an imaging area imaged by the image sensor Since the scan image can be obtained for each lighting lamp of An object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus and an inspection method using a sensor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치는 지면과 평행한 길이 방향을 따라 피검사체의 이송경로를 제공하는 프레임부, 상기 이송경로를 따라 상기 피검사체를 이송시키도록 상기 프레임부의 일측에 설치된 이송부, 상기 이송되는 피검사체의 상부에서 피검사체의 표면을 촬상하도록 상기 이송경로의 중도에 설치된 이미지 센서부, 상기 피검사체의 표면 중 상기 이미지 센서부에 의하여 촬상되는 영역인 촬상영역에 대하여 각각 서로 다른 방향으로 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 조명부, 및 상기 피검사체를 미리 정해진 단위 이송거리만큼 이동시키면서 상기 피검사체의 표면을 촬상함으로써 매 촬상시마다 촬상영역이 상기 단위 이송거리만큼 달라지도록 상기 이송부와 이미지 센서부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 이미지 센서부의 촬상시 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되도록 상기 조명부의 동작을 제어함으로써 서로 연속하여 촬상되는 촬상영역 각각에 대하여 서로 다른 방향에서 광이 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus for inspecting surface defects using an image sensor according to the present invention includes a frame unit that provides a transport path of an inspected object in a longitudinal direction parallel to the ground, and transports the inspected object along the transport path. a transfer unit installed on one side of the frame unit to make the image It includes a plurality of illumination lamps irradiating light in different directions with respect to an imaging area that is an area, a lighting unit installed in the middle of the transport path, and the surface of the inspected object while moving the inspected object by a predetermined unit transport distance and a control unit for controlling operations of the conveying unit and the image sensor unit so that the imaging area varies by the unit conveying distance for every imaging by imaging It is characterized in that light is irradiated from different directions to each of the imaging areas continuously imaged with each other by controlling the operation of the lighting unit to be turned on in accordance with the lighting conditions.
또한, 상기 조명부는, 상기 이미지 센서부의 전방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 제1조명모듈, 상기 이미지 센서부의 후방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 제2조명모듈, 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 상기 제1조명모듈과 제2조명모듈에 포함된 복수의 조명램프를 미리 정해진 순서에 따라 점등하는 조명 컨트롤러를 포함하여 구성되되, 상기 제1조명모듈에 구비된 복수의 조명램프는 각각 광을 조사하는 방향과 상기 피검사체의 이송 방향 사이의 각도인 수평 입사각이 서로 상이하도록 배치되고, 상기 제2조명모듈에 구비된 복수의 조명램프도 각각 상기 수평 입사각이 서로 상이하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the illumination unit includes a plurality of illumination lamps irradiating light to the imaging area from the front of the image sensor unit, a first illumination module installed in the middle of the transport path, and the imaging area from the rear of the image sensor unit. a plurality of lighting lamps irradiating light, a second lighting module installed in the middle of the transport path, and a plurality of lighting lamps included in the first lighting module and the second lighting module by a control signal from the control unit and a lighting controller that lights up according to a predetermined order, wherein the plurality of lighting lamps provided in the first lighting module have different horizontal incident angles, which is an angle between a direction in which light is irradiated and a direction in which the subject is transported, respectively. and a plurality of lighting lamps provided in the second lighting module are also arranged so that the horizontal incident angles are different from each other.
또한, 상기 제1조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 설치된 제1조명모듈측 램프 체결부재, 상기 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제1조명램프, 상기 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제2조명램프를 포함하고, 상기 제2조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 설치된 제1조명모듈측 램프 체결부재, 상기 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제3조명램프, 상기 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제4조명램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first lighting module has a sawtooth shape in which a first inclined surface and a second inclined surface facing the imaging area are continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and the first lighting module side lamp is installed on the front side of the image sensor part. a member, a first lighting lamp including a plurality of LED light sources respectively coupled to the first inclined surface, and a second lighting lamp including a plurality of LED light sources respectively coupled to the second inclined surface, wherein the second lighting module comprises the The third inclined surface and the fourth inclined surface facing the imaging area have a sawtooth shape continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a first lighting module side lamp fastening member installed on one rear side of the image sensor part, each coupled to the third inclined surface It characterized in that it comprises a third lighting lamp consisting of a plurality of LED light sources, and a fourth lighting lamp consisting of a plurality of LED light sources respectively coupled to the fourth inclined surface.
또한, 상기 조명부는, 상기 이미지 센서부의 전방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 제1조명모듈, 상기 이미지 센서부의 후방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에 설치된 제2조명모듈, 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 상기 제1조명모듈과 제2조명모듈에 포함된 복수의 조명램프를 미리 정해진 순서에 따라 점등하는 조명 컨트롤러를 포함하여 구성되되, 상기 제1조명모듈에 구비된 복수의 조명램프는 각각 광을 조사하는 방향과 상기 이미지 센서부가 피검사체의 표면을 촬상하는 방향 사이의 각도인 수직 입사각이 서로 상이하도록 배치되고, 상기 제2조명모듈에 구비된 복수의 조명램프도 각각 상기 수직 입사각이 서로 상이하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the illumination unit includes a plurality of illumination lamps irradiating light to the imaging area from the front of the image sensor unit, a first illumination module installed in the middle of the transport path, and the imaging area from the rear of the image sensor unit. a plurality of lighting lamps irradiating light, a second lighting module installed in the middle of the transport path, and a plurality of lighting lamps included in the first lighting module and the second lighting module by a control signal from the control unit It is configured to include a lighting controller that lights up according to a predetermined order, wherein each of the plurality of lighting lamps provided in the first lighting module has an angle between a direction in which light is irradiated and a direction in which the image sensor unit captures the surface of the subject. It is characterized in that the vertical incidence angles are different from each other, and the plurality of illumination lamps provided in the second lighting module are also arranged so that the vertical incidence angles are different from each other.
또한, 상기 제1조명모듈에 구비된 복수의 조명램프는 각각 광을 조사하는 방향과 상기 피검사체의 이송 방향 사이의 각도인 수평 입사각이 서로 상이하도록 배치되고, 상기 제2조명모듈에 구비된 복수의 조명램프도 각각 상기 수평 입사각이 서로 상이하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of lighting lamps provided in the first lighting module are respectively arranged so that the horizontal incident angle, which is an angle between a light irradiating direction and a transport direction of the subject, is different from each other, and the plurality of lighting lamps provided in the second lighting module are different from each other. It is characterized in that the illumination lamps are also arranged so that the horizontal incident angles are different from each other.
또한, 상기 제1조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 설치된 제1램프 체결부재, 상기 제1램프 체결부재와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 상기 제1램프 체결부재와 이격되어 설치된 제2램프 체결부재, 상기 제1램프 체결부재의 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제1조명램프, 상기 제2램프 체결부재의 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제2조명램프를 포함하고, 상기 제2조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 설치된 제3램프 체결부재, 상기 제3램프 체결부재와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 상기 제3램프 체결부재와 이격되어 설치된 제4램프 체결부재, 상기 제3램프 체결부재의 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제3조명램프, 상기 제4램프 체결부재의 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제4조명램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first lighting module has a first ramp and a second inclined surface facing the imaging area in a sawtooth shape continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a first lamp fastening member installed on a front side of the image sensor part; A second lamp fastening member configured to have the same structure as the first ramp fastening member and installed to be spaced apart from the first ramp fastening member on one side of the front side of the image sensor unit, a plurality of second ramp fastening members respectively coupled to the first inclined surface of the first ramp fastening member A first lighting lamp made of an LED light source, and a second lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to a second inclined surface of the second lamp fastening member, wherein the second lighting module is a third lighting module facing the imaging area The inclined surface and the fourth inclined surface have a sawtooth shape continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and have the same structure as the third lamp fastening member and the third ramp fastening member installed on the rear side of the image sensor part, and the image sensor part A fourth lamp fastening member installed to be spaced apart from the third lamp fastening member on one rear side, a third lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to a third inclined surface of the third lamp fastening member, and the fourth lamp fastening member It characterized in that it comprises a fourth illumination lamp consisting of a plurality of LED light sources respectively coupled to the fourth inclined surface of the.
또한, 상기 단위 이송거리는 피검사체의 이송 방향에 대한 상기 촬상영역의 길이를 상기 제1조명모듈과 제2조명모듈에 포함된 조명램프의 갯수로 나눈 값으로 정해지는 것을 특징으로 한다.In addition, the unit transport distance is characterized in that it is determined by a value obtained by dividing the length of the imaging region with respect to the transport direction of the subject by the number of lighting lamps included in the first lighting module and the second lighting module.
또한, 상기 제어부는 복수의 조명램프 각각에 대하여 해당 조명램프가 점등될 때 얻어진 촬상 영상을 순차적으로 합성하여 상기 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하고, 상기 복수의 조명램프 각각에 대하여 획득한 상기 스캔영상을 이용하여 상기 피검사체 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit sequentially synthesizes the captured images obtained when the corresponding lighting lamps are turned on for each of the plurality of lighting lamps to obtain a scanned image of the entire surface of the subject to be inspected, and for each of the plurality of lighting lamps It is characterized in that it is determined whether there is a defect on the surface of the inspected object by using the acquired scan image.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사방법은 피검사체 이송경로의 중도에 설치된 이미지 센서와 복수의 조명램프를 이용한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사방법에 있어서, 상기 이송경로를 따라 미리 정해진 단위 이송거리만큼 피검사체를 이송시키는 제1단계, 미리 정해진 순서에 따라 상기 복수의 조명램프 중 어느 하나를 점등하여 상기 피검사체의 표면 중 상기 이미지 센서에 의하여 촬상되는 영역인 촬상영역에 광을 조사하는 제2단계, 상기 이미지 센서를 이용하여 상기 피검사체의 상부에서 상기 촬상영역을 촬상하는 제3단계, 상기 피검사체의 표면 전체에 대하여 촬상이 완료될 때까지 상기 제1단계 내지 제3단계를 반복하는 제4단계, 상기 제4단계에서 얻어진 촬상 영상을 이용하여 복수의 조명램프 각각에 대해 해당 조명램프가 점등될 때 얻어진 촬상 영상을 순차적으로 합성하여 상기 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하는 제5단계, 및 상기 복수의 조명램프 각각에 대하여 획득한 상기 스캔영상을 이용하여 상기 피검사체 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 제6단계를 포함하되, 상기 복수의 조명램프는 상기 촬상영역에 대하여 각각 서로 다른 방향으로 광을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface defect inspection method using an image sensor according to the present invention is a surface defect inspection method using an image sensor installed in the middle of an object transport path and an image sensor using a plurality of lighting lamps, In the first step of transporting the subject by the unit transport distance, any one of the plurality of illumination lamps is turned on according to a predetermined order to irradiate light onto the imaging area, which is the area imaged by the image sensor, among the surface of the subject. The second step of performing the second step, the third step of imaging the imaging area from the upper part of the subject by using the image sensor, and the first to third steps until the imaging of the entire surface of the subject is completed. Repeated fourth step, using the captured image obtained in the fourth step, sequentially synthesizing the captured image obtained when the corresponding lighting lamp is turned on for each of a plurality of lighting lamps, and scanning the entire surface of the subject. A fifth step of obtaining a , and a sixth step of determining whether a defect exists on the surface of the inspected object using the scan image obtained for each of the plurality of illumination lamps, wherein the plurality of illumination lamps include It is characterized in that it is configured to irradiate light in different directions with respect to the imaging area.
본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 검사장치 및 검사방법은 피검사체를 이송시키면서 이미지 센서로 피검사체의 표면을 촬상하여 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하되, 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되어 상기 이미지 센서에 의해 촬상되는 촬상영역에 광을 조사하도록 구성됨으로써 복수의 조명램프 각각에 대하여 해당 조명램프가 점등될 때의 상기 피검사체의 표면 전체에 대한 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 다양한 종류, 형상, 또는 방향을 가지는 결함의 검출 정확성을 제고할 수 있는 장점이 있다. The surface inspection apparatus and inspection method using an image sensor according to the present invention acquires a scanned image of the entire surface of the inspected object by imaging the surface of the inspected object with an image sensor while transferring the inspected object, but the light irradiation direction at every imaging Any one of the plurality of other lighting lamps is lit according to a predetermined sequence and configured to irradiate light to an imaging area imaged by the image sensor, so that for each of the plurality of lighting lamps, the inspection target when the lighting lamp is turned on Since a scan image of the entire surface of the cadaver can be obtained, there is an advantage in that the detection accuracy of defects having various types, shapes, or directions can be improved.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 검사장치 및 검사방법은 피검사체 표면 전체에 대한 스캔이 이미지 센서의 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나를 정해진 순서에 따라 점등하는 방식으로 구성됨으로써 복수의 광원에 대하여 중복 스캔을 수행하는 종래 기술과 달리 한 번의 스캔만으로도 광 조사 방향이 다른 복수의 조명램프 각각에 대한 상기 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 자동차용 이차전지와 같이 전수검사가 요구되고 대면적인 피검사체의 표면검사에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the surface inspection apparatus and inspection method using an image sensor according to the present invention is to light any one of a plurality of illumination lamps having different light irradiation directions in a predetermined order every time the image sensor scans the entire surface of the object to be imaged. Unlike the prior art of performing redundant scans on a plurality of light sources by being configured in this way, it is possible to obtain the scan images for each of a plurality of lighting lamps with different light irradiation directions with only one scan, so that the complete inspection like a secondary battery for a vehicle It has the advantage of significantly reducing the time required for surface inspection of a large-area subject.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치의 전체 구성을 설명하기 위한 사시도,
도2는 조명부의 구성을 설명하기 위한 도1의 A-A부 단면도,
도3a와 도3b는 각각 상기 조명부의 다른 변형예를 설명하기 위한 도1의 B-B부 단면도,
도4는 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 설치된 조명모듈의 구성을 설명하기 위한 확대도,
도5는 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치의 동작 구성을 설명하기 위한 블럭도,
도6은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 설치된 조명모듈의 동작을 설명하기 위한 도면,
도7은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 의한 표면결함 검사방법을 설명하기 위한 흐름도, 및
도8은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 의해 얻어진 복수의 조명램프 각각에 대한 스캔영상 이미지이다.1 is a perspective view for explaining the overall configuration of a surface defect inspection apparatus using an image sensor according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a cross-sectional view of section AA of Figure 1 for explaining the configuration of the lighting unit;
3a and 3b are sectional views taken along line BB of FIG. 1 for explaining another modified example of the lighting unit, respectively;
Figure 4 is an enlarged view for explaining the configuration of the lighting module installed in the surface defect inspection device using the image sensor shown in Figure 1;
Figure 5 is a block diagram for explaining the operation configuration of the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in Figure 1;
Figure 6 is a view for explaining the operation of the lighting module installed in the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in Figure 1;
7 is a flowchart for explaining a surface defect inspection method by the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. 1, and
8 is a scan image of each of a plurality of illumination lamps obtained by the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. 1 .
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치의 전체 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도2는 조명부의 구성을 설명하기 위한 도1의 A-A부 단면도이며, 도3a와 도3b는 각각 상기 조명부의 다른 변형예를 설명하기 위한 도1의 B-B부 단면도이다.Figure 1 is a perspective view for explaining the overall configuration of a surface defect inspection apparatus using an image sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along section AA of Figure 1 for explaining the configuration of the lighting unit, Figure 3a and 3B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 for explaining another modified example of the lighting unit, respectively.
또한, 도4는 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 설치된 조명모듈의 구성을 설명하기 위한 확대도이고, 도5는 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치의 동작 구성을 설명하기 위한 블럭도이며, 도6은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 설치된 조명모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.In addition, FIG. 4 is an enlarged view for explaining the configuration of a lighting module installed in the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an operation of the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. It is a block diagram for explaining the configuration, and FIG. 6 is a view for explaining the operation of the lighting module installed in the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG.
또한, 도7은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 의한 표면결함 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도8은 도1에 도시한 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치에 의해 얻어진 복수의 조명램프 각각에 대한 스캔영상 이미지이다.In addition, FIG. 7 is a flowchart for explaining a surface defect inspection method by the surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a surface defect inspection apparatus using the image sensor shown in FIG. It is a scanned image image of each of a plurality of lighting lamps.
본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치는 피검사체(T)의 이송경로를 제공하는 프레임부(10), 상기 프레임부(10)의 일측에 설치되어 상기 이송경로를 따라 피검사체(T)를 이송시키는 이송부(31,32,33), 상기 이송경로의 중도에서 상기 프레임부(10)의 일측에 설치된 광학모듈 지지대(20), 및 상기 광학모듈 지지대(20)에 고정 설치되는 조명부(40,50)와 이미지 센서부(60)를 포함하여 구성된다.A surface defect inspection apparatus using an image sensor according to the present invention is installed on one side of the
이때, 상기 프레임부(10)는 일예로서 상면이 지면과 평행한 테이블 형상으로 구성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 상면의 길이 방향을 따라 피검사체(T)가 이송되는 이송경로를 제공할 수 있도록 상면 중앙부에는 개구가 형성될 수 있다.At this time, the
또한, 상기 이송부(31,32,33)는 프레임부(10)의 상면 길이 방향(즉, 이송경로)을 따라 피검사체(T)를 이송시키는 기능을 수행하는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 이송부(31,32,33)가 프레임부(10)의 상면 중앙부에 설치되는 스크류 형상의 이송축(31), 하부면 일측의 결합부(32a)가 중앙의 결합공(32b)를 통해 상기 이송축(31)과 결합되고 상면에 피검사체(T)가 안착되는 이송 플레이트(32), 및 상기 이송축(31)을 회전시키는 이송모터(33)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the
이때, 상기 이송축(31)의 양측 단부가 결합되는 상기 프레임부(10)의 길이 방향 양측에는 각각 이송축(31)을 회전 가능하도록 고정하는 베어링 부재(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that bearing members (not shown) for fixing the
상기와 같은 구성에 의하여 상기 이송부(31,32,33)는 이송모터(33)에 의해 프레임부(10)의 상면 개구의 중앙부에 길이 방향으로 결합되는 이송축(31)이 회전하면서 상기 이송축(31)에 결합된 이송 플레이트(32)가 프레임부(10)의 상면 길이 방향(즉, 이송경로)을 따라 이동하는 것에 의하여 상기 이송 플레이트(32)의 상면에 안착된 피검사체(T)가 상기 이송경로를 따라 이송되도록 한다.According to the configuration as described above, the
본 실시예에서는 일예로서 상기 이송부(31,32,33)가 이송모터(33)에 의한 회전 스크류 방식으로 구성하였으나, 동일한 기능을 수행하는 범위 내에서는 컨베이어 벨트 등과 같이 공지된 이송 수단 중 어느 하나를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.In this embodiment, as an example, the
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 상기 프레임부(10)와 이송부(31,32,33)가 단일의 피검사체(T)를 이송하는 것으로 도시되어 있으나, 표면결함 검사공정의 신속성과 작업 효율성을 위하여 상기 프레임부(10)와 이송부(31,32,33)는 복수의 피검사체(T)가 서로 이격되어 연속적으로 이송되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the drawings, for convenience of explanation, the
또한, 상기 이송모터(33)는 통상의 전동 모터로 구성될 수 있으나, 후술하는 바와 같이 피검사체(T)의 단위 이송거리를 정밀하게 제어할 수 있도록 모터의 회전각 제어가 가능한 스테핑 모터 등으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the
또한, 상기 광학모듈 지지대(20)는 양측으로 수직한 수직 지지대(미도시)의 상단이 수평 지지대(미도시)에 의하여 연결된 대략 'ㄷ'자 형상으로 이루어지는데, 상기 수직 지지대(미도시)는 각각의 단부가 상기 프레임부(10)의 상면 폭 방향의 양측 단부에 고정 설치되도록 구성된다.In addition, the
한편, 상기 이미지 센서부(60)는 상기 광학모듈 지지대(20)의 수평 지지대(미도시)의 중앙부에 고정됨으로써 상기 이송경로의 중도에 설치되는데, 이와 같은 구성에 의하여 상술한 바와 같이 이송경로를 따라 이송되는 피검사체(T)의 상부에서 피검사체(T)의 표면을 촬상하게 된다.On the other hand, the
이때, 상기 이미지 센서부(60)는 CCD 소자와 같은 촬상소자를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있는데, 도면에서는 도시의 편의를 위하여 상기 이미지 센서부(60)가 원통형으로 이루어진 것으로 나타내었으나 매 촬상시마다 이송되는 피검사체(T)의 폭 방향 전체를 촬상할 수 있도록 피검사체(T)의 폭 방향으로 길이가 긴 바(bar) 형상으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In this case, the
또한, 상기 이미지 센서부(60)는 전술한 바와 같이 서로 이격되어 연속적으로 공급되는 피검사체(T)에 대하여 미리 정해진 촬상 주기에 따라 연속적으로 촬상이 이루어지도록 구성될 수도 있으나, 필요에 따라서는 근접센서(미도시) 등을 이용하여 검사대상인 피검사체(T)의 일측 단부가 이미지 센서부(60)에 의한 촬상이 이루어지는 영역에 근접할 때부터 타측 단부가 상기 촬상이 이루어지는 영역을 통과할 때까지 상기 촬상 주기에 따라 촬상이 이루어지도록 구성될 수도 있다.In addition, as described above, the
이때, 상기 피검사체(T)의 표면 중 상기 이미지 센서부(60)에 의하여 촬상되는 영역인 촬상영역(IA)은 촬상소자의 특성에 따라 달라질 수 있는데, 설명의 편의를 위하여 본 실시예에서는 일예로서 상기 촬상영역(IA)이 이송경로 방향으로는 도2에서 점선으로 표시한 길이를 가지고 프레임부(10)의 폭 방향으로는 피검사체(T)의 폭(또는 이송 플레이트의 폭)에 대응되는 길이를 가진 직사각형 형상으로 이루어지는 영역인 것으로 설명한다.At this time, the imaging area IA, which is an area imaged by the
또한, 상기 조명부(40,50)는 상기 촬상영역(IA)에 대하여 각각 서로 다른 방향으로 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하도록 구성되는데, 구체적으로는 상기 이미지 센서부(60)의 전방에서 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하는 제1조명모듈(43), 상기 이미지 센서부(60)의 후방에서 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하는 제2조명모듈(46), 및 미리 정해진 순서에 따라 상기 제1조명모듈(43)과 제2조명모듈(46)에 포함된 복수의 조명램프를 점등하는 조명 컨트롤러(50)를 포함하도록 구성된다. In addition, the
이때, 상기 제1조명모듈(43)은 프레임부(10)의 폭에 대응되는 길이를 가지고 상기 이미지 센서부(60)의 전방에서 상기 촬상영역(IA) 방향을 향하도록 경사진 플레이트 형상으로 구성되고, 상기 제2조명모듈(46)은 프레임부(10)의 폭에 대응되는 길이를 가지고 상기 이미지 센서부(60)의 후방에서 상기 촬상영역(IA) 방향을 향하도록 경사진 플레이트 형상으로 구성된다.At this time, the
이와 같이, 상기 촬상영역(IA)의 전후방 방향(도면에서는 좌우방향)으로 서로 대칭되도록 구성되는 상기 제1조명모듈(43)과 제2조명모듈(46)은 양측 단부가 각각 한 쌍의 연결 플레이트(47)에 의해 서로 연결되고, 각각의 연결 플레이트(47)는 각각 한 쌍의 지지 플레이트(48)에 의하여 상기 광학모듈 지지대(20)의 수직 지지대(미도시)에 고정됨으로써 상기 이송경로의 중도에 설치된다.As described above, the first and
또한, 상기 조명 컨트롤러(50)는 상기 광학모듈 지지대(20)의 일측에 설치될 수 있는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 수직 지지대(미도시)의 일측에 고정 설치되는 것으로 구성하였다.In addition, the
또한, 상기 제1조명모듈(43)과 제2조명모듈(46)은 각각 복수의 조명램프를 포함하도록 구성되는데, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제1조명모듈(43)과 제2조명모듈(46)이 각각 2개씩의 조명램프를 구비하는 경우를 일예로서 설명한다.In addition, the
즉, 상기 제1조명모듈(43)의 하부면에는 길이 방향(즉, 프레임부의 폭 방향)을 따라 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)가 각각 상하 방향으로 서로 이격되어 설치되고, 상기 제2조명모듈(46)의 하부면에는 길이 방향(즉, 프레임부의 폭 방향)을 따라 제3조명램프(44)와 제4조명램프(45)가 각각 상하 방향으로 서로 이격되어 설치된다.That is, on the lower surface of the
이때, 상기 제1조명램프 내지 제4조명램프(41,42,44,45)는 여러 가지 다양한 종류의 광원으로 바람직하게 구현될 수 있으나, 본 실시예에서는 일예로서 상기 조명램프(41,42,44,45)들이 LED 광원으로 이루어지는 것으로 구성하였다.At this time, the first to
또한, 상기 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)는 경사진 평면 플레이트 형상으로 이루어진 제1조명모듈(43)의 하부면에 상하 방향으로 서로 이격되도록 배치되기 때문에, 각각의 조명램프(41,42)가 상기 촬상영역(IA)으로 광을 조사하는 방향과 상기 이미지 센서부(60)가 피검사체(T)의 표면(즉, 촬상영역)을 촬상하는 방향(즉, 도면에서 이송 플레이트의 상면과 수직한 방향) 사이의 각도인 수직 입사각이 서로 달라지게 된다.In addition, since the
또한, 상기 제2조명모듈(46)의 하부면에 서로 이격되도록 배치되는 제3조명램프(44)와 제4조명램프(45)의 경우에도 마찬가지 이유에 의하여 상기 수직 입사각이 서로 달라지게 된다.Also, in the case of the
이와 같이, 상기 제1조명모듈(43)과 제2조명모듈(46)에 포함된 복수의 조명램프(41,42,44,45) 각각은 도6에 도시한 바와 같이 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하는 방향이 서로 달라지게 된다.As described above, each of the plurality of
한편, 상기 제1조명모듈(43)에 설치된 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)는 앞서 설명한 바와 같이 수직 입사각의 차이는 있으나 촬상영역(IA)의 전방에서 광을 조사하는 점에서 공통되고 조명램프(41,42)의 배치 구조상 상기 수직 입사각의 차이가 크지 않기 때문에 동일한 결함에 대해 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)를 각각 조사할 경우 이미지 센서부에서 얻어지는 촬영영상은 서로 큰 차이가 발생되기 곤란한 점이 있으며, 그 결과 복수의 조명램프(본 실시예의 경우 2개)를 서로 독립적으로 조사하여 촬영영상을 획득하였음에도 불구하고 표면 결함의 검출 신뢰성은 크게 향상되지 않게 될 소지가 있다. On the other hand, the
따라서, 이를 개선하기 위해 본 실시예에서는 상기 조명부의 다른 변형예로서 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)가 각각 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하는 방향이 더욱 차별될 수 있도록 하기 위하여, 도3a에 도시한 바와 같이 상기 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42)가 각각 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하는 방향과 상기 피검사체의 이송 방향 사이의 각도인 수평 입사각이 서로 상이하도록 배치되도록 하였다.Accordingly, in order to improve this, in this embodiment, as another modification of the lighting unit, the directions in which the
본 실시예의 경우 이를 위하여 상기 제1조명램프(41)는 도면상에서 점선으로 표시된 바와 같이 피검사체의 이송방향을 기준으로 좌측에서 우측 방향으로 광을 조사하도록 배치되고, 상기 제2조명램프(42)는 도면상에서 실선으로 표시된 바와 같이 피검사체의 이송방향을 기준으로 우측에서 좌측 방향으로 광을 조사하도록 배치되도록 구성하였다.In the case of this embodiment, for this purpose, the
또한, 도면으로 나타내지는 않았으나 상기 제3조명램프(44)와 제4조명램프(45)의 경우에도 앞서 설명한 제1,2조명램프(41,42)와 마찬가지 이유에 의하여 동일한 방식으로 상기 수평 입사각이 서로 상이하도록 구성하였다.In addition, although not shown in the drawings, in the case of the
구체적으로는, 상기 제1조명모듈(43)은 상기 촬상영역(IA)을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부(10)의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부(60)의 전방 일측에 설치된 제1램프 체결부재(41a), 상기 제1램프 체결부재(41a)와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부(60)의 전방 일측에 상기 제1램프 체결부재(41a)와 이격되어 설치된 제2램프 체결부재(42a), 상기 제1램프 체결부재(41a)의 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원(41b)으로 이루어진 제1조명램프(41), 상기 제2램프 체결부재(42a)의 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원(42b)으로 이루어진 제2조명램프(42)를 포함하도록 구성된다.Specifically, the
마찬가지로, 상기 제2조명모듈(46)도 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 촬상영역(IA)을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부(10)의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부(60)의 후방 일측에 설치된 제3램프 체결부재(미도시), 상기 제3램프 체결부재(미도시)와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부(60)의 후방 일측에 상기 제3램프 체결부재(미도시)와 이격되어 설치된 제4램프 체결부재(미도시), 상기 제3램프 체결부재(미도시)의 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원(미도시)으로 이루어진 제3조명램프(미도시), 상기 제4램프 체결부재(미도시)의 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원(미도시)으로 이루어진 제4조명램프(미도시)를 포함하도록 구성된다.Similarly, although not shown in the drawings, the
이때, 상기 제2조명모듈(46)의 구성은 앞서 설명한 바와 같이 상기 촬상영역(IA)의 전후방 방향(도면에서는 좌우방향)으로 상기 제1조명모듈(43)과 서로 대칭되도록 구성되기 때문에 이에 대한 도면은 생략하기로 한다.At this time, the configuration of the
또한, 상기 조명부의 또 다른 변형예를 도3b에 도시하였는데, 상기 변형예는 제1조명모듈(43)의 제1조명램프(41)와 제2조명램프(42), 제2조명모듈(46)의 제3조명램프(44)와 제4조명램프(45)가 각각 단일의 램프 체결부재에 결합된 것을 특징으로 한다.In addition, another modified example of the lighting unit is shown in FIG. 3B . The modified example is the
즉, 도3b에 도시한 바와 같이 상기 제1조명모듈(43)은 상기 촬상영역(IA)을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부(10)의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부(60)의 전방 일측에 설치된 제1조명모듈측 램프 체결부재(43a), 상기 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제1조명램프(41), 상기 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제2조명램프(42)를 포함하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 3B , in the
마찬가지로, 상기 제2조명모듈(46)도 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 촬상영역(IA)을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부(10)의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부(60)의 후방 일측에 설치된 제2조명모듈측 램프 체결부재(미도시), 상기 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제3조명램프(미도시), 상기 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제4조명램프(미도시)를 포함하여 구성된다.Similarly, although not shown in the drawings, the
이때, 상기 제2조명모듈(46)의 구성은 앞서 설명한 바와 같이 상기 촬상영역(IA)의 전후방 방향(도면에서는 좌우방향)으로 상기 제1조명모듈(43)과 서로 대칭되도록 구성되기 때문에 이에 대한 도면은 생략하기로 한다.At this time, the configuration of the
상술한 바와 같이 구성되는 도3b에 따른 조명부는 앞서 설명한 도3a에 따른 조명부와 대비할 때 조명부의 구조(구체적으로는, 제1,2조명모듈의 폭)가 슬림해질 수 있기 때문에 전체적인 장치 규모를 줄일 수 있는 장점이 있다.The lighting unit according to FIG. 3B configured as described above can reduce the overall device scale because the structure of the lighting unit (specifically, the width of the first and second lighting modules) can be slim in comparison with the lighting unit according to FIG. 3A described above. There are advantages that can be
이상에서 살펴본 여러 가지 변형예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 조명램프(41,42,44,45) 각각은 상기 촬상영역(IA)에 대하여 광을 조사하는 방향이 서로 매우 상이하기 때문에 다양한 종류, 형상, 방향을 가진 표면 결함에 대한 촬영영상이 현저히 구분될 수 있고, 이로 인하여 피검사체의 다양한 표면 결함에 대한 검출 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.As described in the various modified examples discussed above, each of the plurality of
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 결함 검출장치는 후술하는 바와 같이 상기 피검사체(T)를 미리 정해진 단위 이송거리(dL)만큼 이송시키면서 상기 피검사체(T)의 표면을 촬상하도록 구성함으로써 매 촬상시마다 촬상영역이 상기 단위 이송거리(dL)만큼 달라지도록 하였다.On the other hand, the surface defect detection apparatus using the image sensor according to the present invention configured as described above transfers the inspected object T by a predetermined unit transport distance dL, as will be described later, on the surface of the inspected object T. By configuring the image to be captured, the image capturing area was changed by the unit transport distance dL for every image capturing.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 결함 검출장치는 이미지 센서부(60)의 촬상시 상기 복수의 조명램프(41,42,44,45) 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되도록 함으로써 서로 연속하여 촬상되는 촬상영역(IA) 각각에 대해서는 서로 다른 방향에서 광이 조사되도록 하였다.In addition, the apparatus for detecting surface defects using an image sensor according to the present invention causes any one of the plurality of
이때, 매 촬상시마다 얻어지는 촬상영상을 순차적으로 합성할 경우 피검사체의 표면 전체에 대한 스캔영상이 얻어질 수 있도록 하기 위하여 상기 단위 이송거리(dL)은 이미지 센서부(60)의 촬상영역(IA)의 이송방향 길이보다 같거나 작게 설정되는 것이 바람직하다.At this time, in order to obtain a scanned image of the entire surface of the subject when sequentially synthesizing the captured images obtained for every image capturing, the unit transport distance dL is the image sensing area IA of the
본 실시예에서는 일예로서 상기 단위 이송거리(dL)가 피검사체(T)의 이송 방향에 대한 상기 촬상영역(IA)의 길이를 상기 제1조명모듈(43)와 제2조명모듈(46)에 포함된 조명램프의 갯수(본 실시예의 경우 4개)로 나눈 값으로 정해지도록 구성하였다.In this embodiment, as an example, the unit transport distance dL is the length of the imaging area IA with respect to the transport direction of the subject T to the
따라서, 본 실시예의 경우 상기 이송 방향에 대한 상기 촬상영역(IA)의 길이만큼 피검사체가 이송되는 동안 도6에 도시한 바와 같이 매 촬상시마다 제1조명램프 내지 제4조명램프(41,42,44,45)가 순차적으로 점등되면서 상기 촬상영역(IA)을 조사하는 과정을 반복적으로 수행하게 된다.Accordingly, in the present embodiment, the first to
본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치는 상술한 바와 같은 동작 구성을 위하여 타이머부(110)를 이용하여 상기 이미지 센서부(60), 조명 컨트롤러(50), 이송모터(33)의 동작을 제어하는 제어부(100)를 더 포함하여 구성된다.The apparatus for inspecting surface defects using an image sensor according to the present invention operates the
이때, 상기 제어부(100)는 단위 이송거리(dL)만큼 피검사체(T)를 이송시키면서 촬상영역(IA)에 대한 이미지 촬영이 이루어질 수 있도록 상기 이미지 센서부(60)의 촬상동작(또는 촬상주기)와 이송모터(33)에 의한 피검사체(T)의 이송동작(또는 이송주기)를 서로 동기화시켜 동작시키게 된다.At this time, the
또한, 상기 제어부(100)는 이미지 센서부(60)의 매 촬상동작(또는 촬상주기)마다 복수의 조명램프(41,42,44,45) 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사할 수 있도록 상기 조명 컨트롤러(50)의 동작을 제어하게 된다.In addition, the
또한, 상기 제어부(100)는 피검사체(T)의 표면 전체에 대한 촬상이 완료되면 영상 합성부(120)를 이용하여 상기 복수의 조명램프(41,42,44,45) 각각에 대하여 해당 조명램프가 점등될 때 얻어진 촬상영상을 순차적으로 합성하여 상기 피검사체(T)의 표면 전체에 대한 스캔영상을 획득하게 되며, 상기 복수의 조명램프(41,42,44,45) 각각에 대하여 획득한 상기 스캔영상을 이용하여 상기 피검사체(T)의 표면에 결함이 존재하는지 여부를 결함 분석부(130)에 의해 판단하게 된다.In addition, when imaging of the entire surface of the subject T is completed, the
다음으로, 도7을 참조하여 상술한 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치를 이용하여 피검사체(T)의 표면결함을 검사하는 방법을 설명하기로 한다.Next, a method of inspecting the surface defect of the subject T using the surface defect inspection apparatus using the image sensor according to the present invention described above with reference to FIG. 7 will be described.
먼저, 상기 제어부(100)는 이송모터(33)를 제어하여 상술한 바와 같이 미리 정해진 단위 이송거리(dL)만큼 이송경로를 따라 피검사체(T)을 이송시키는데(S10), 본 실시예의 경우 앞서 설명한 바와 같이 상기 단위 이송거리(dL)은 피검사체(T)의 이송 방향에 대한 상기 촬상영역(IA)의 길이의 1/4로 설정될 수 있다.First, the
또한, 상기 S10 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 조명 컨트롤러(50)를 제어하여 상기 복수의 조명램프 중 어느 하나를 점등함으로써 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하게 되는데(S20), 이 경우 상기 조명 컨트롤러(50)는 메모리 등에 미리 저장된 순서에 따라 상기 복수의 조명램프(41,42,44,45) 중 어느 하나를 점등시켜 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하도록 한다.In addition, when the step S10 is completed, the
본 실시예에서는 일예로서 도6에 도시한 바와 같이 매 촬상시마다 제1조명램프(41), 제2조명램프(42), 제3조명램프(44), 제4조명램프(45)의 순서대로 상기 촬상영역(IA)에 광을 조사하게 된다. In this embodiment, as an example, as shown in FIG. 6 , the
또한, 상기 S30 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 이미지 센서부(60)를 제어하여 상기 피검사체(T)의 상부에서 광이 조사되고 있는 상기 촬상영역(IA)을 촬상하여 촬상영상을 얻는다(S30).In addition, when the step S30 is completed, the
또한, 상기 S30 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 피검사체(T)의 표면 전체에 대한 스캔이 완료되었는지(즉, 촬상이 완료되었는지) 여부를 판단하고(S40), 상기 S40 단계의 판단결과 스캔이 완료되지 않은 경우이면 S10 단계 이하를 반복적으로 수행하게 된다.In addition, when the step S30 is completed, the
반면에, 상기 S40 단계의 판단결과 피검사체(T)의 표면 전체에 대한 스캔이 완료된 경우이면 상기 제어부(100)는 상기 S10 단계 내지 S40 단계에 의하여 얻어진 촬상영상을 이용하여 복수의 조명램프(41,42,44,45) 각각에 대해 해당 조명램프가 점등될 때 얻어진 촬상영상을 순차적으로 합성하여 상기 피검사체(T)의 표면 전체에 대한 스캔영상을 획득하게 된다(S50).On the other hand, if it is determined in step S40 that the scan of the entire surface of the subject T is completed, the
이때, 상기 각 조명램프에 대한 스캔영상은 영상 합성부(120)에 의하여 이루어질 수 있는데, 도8의 오른쪽에는 실제 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치 및 검사방법에 의하여 각각의 조명램프에 대하여 획득된 스캔영상을 예시적으로 나타내었다.At this time, the scanned image for each lighting lamp may be made by the
또한, 상기 S50 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 결함 분석부(130)에 의해 상기 스캔영상을 이용하여 피검사체(T)의 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단하고(S60), 결함이 존재하는 것으로 판단되는 경우이면 해당 피검사체(T)를 불량으로 처리하게 된다(S70).In addition, when the step S50 is completed, the
반면에, 상기 S60 단계의 판단결과 결함이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우이면 상기 제어부(100)는 해당 피검사체(T)를 양품으로 처리하게 된다(S80).On the other hand, if it is determined that there is no defect as a result of the determination in step S60, the
이때, 상기 결함 분석부(130)는 일예로서 상기 영상 합성부(120)에서 획득된 스캔영상을 각각의 조명램프(41,42,44,45)에 대하여 미리 저장된 양품에 대한 스캔영상과 비교하여 피검사체(T)의 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.At this time, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 검사장치 및 검사방법은 피검사체를 이송시키면서 이미지 센서로 피검사체의 표면을 촬상하여 피검사체의 표면 전체를 스캔한 스캔영상을 획득하되, 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되어 상기 이미지 센서에 의해 촬상되는 촬상영역에 광을 조사하도록 구성됨으로써 복수의 조명램프 각각에 대하여 해당 조명램프가 점등될 때의 상기 피검사체의 표면 전체에 대한 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 다양한 종류, 형상, 또는 방향을 가지는 결함의 검출 정확성을 제고할 수 있게 된다.As described above, the surface inspection apparatus and inspection method using an image sensor according to the present invention acquires a scanned image of the entire surface of the inspected object by imaging the surface of the inspected object with an image sensor while transferring the inspected object, Any one of a plurality of illumination lamps having different light irradiation directions is lit according to a predetermined sequence during imaging and is configured to irradiate light to an imaging area imaged by the image sensor, so that the corresponding illumination lamp is turned on for each of the plurality of illumination lamps Since it is possible to obtain a scan image of the entire surface of the inspected object at the time of being inspected, it is possible to improve the detection accuracy of defects having various types, shapes, or directions.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서를 이용한 표면 검사장치 및 검사방법은 피검사체 표면 전체에 대한 스캔이 이미지 센서의 매 촬상시마다 광 조사방향이 다른 복수의 조명램프 중 어느 하나를 정해진 순서에 따라 점등하는 방식으로 구성됨으로써 복수의 광원에 대하여 중복 스캔을 수행하는 종래 기술과 달리 한 번의 스캔만으로도 광 조사 방향이 다른 복수의 조명램프 각각에 대한 상기 스캔영상을 얻을 수 있기 때문에 자동차용 이차전지와 같이 전수검사가 요구되고 대면적인 피검사체의 표면검사에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.In addition, the surface inspection apparatus and inspection method using an image sensor according to the present invention is to light any one of a plurality of illumination lamps having different light irradiation directions in a predetermined order every time the image sensor scans the entire surface of the object to be imaged. Unlike the prior art of performing redundant scans on a plurality of light sources by being configured in this way, it is possible to obtain the scan images for each of a plurality of lighting lamps with different light irradiation directions with only one scan, so that the complete inspection like a secondary battery for a vehicle It can significantly reduce the time required for surface inspection of large-area objects.
10 : 프레임부 31 : 이송축
32 : 이송 플레이트 33 : 이송모터
43 : 제1조명모듈 46 : 제2조명모듈
50 : 조명 컨트롤러 60 : 이미지 센서부
100 : 제어부 110 : 타이머부
120 : 영상 합성부 130 : 영상 분석부10: frame part 31: feed shaft
32: transfer plate 33: transfer motor
43: first lighting module 46: second lighting module
50: lighting controller 60: image sensor unit
100: control unit 110: timer unit
120: image synthesis unit 130: image analysis unit
Claims (6)
상기 이송경로의 중도에서 상기 프레임부의 일측에 설치된 광학모듈 지지대;
상기 이송경로를 따라 상기 피검사체를 이송시키도록 상기 프레임부의 일측에 설치된 이송부;
상기 이송되는 피검사체의 상부에서 피검사체의 표면을 촬상하도록 상기 이송경로의 중도에 설치된 이미지 센서부;
상기 피검사체의 표면 중 상기 이미지 센서부에 의하여 촬상되는 영역인 촬상영역에 대하여 각각 서로 다른 방향으로 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하고, 상기 이송경로의 중도에서 상기 광학모듈 지지대에 고정 설치된 조명부; 및
상기 피검사체를 미리 정해진 단위 이송거리만큼 이동시키면서 상기 피검사체의 표면을 촬상함으로써 매 촬상시마다 촬상영역이 상기 단위 이송거리만큼 달라지도록 상기 이송부와 이미지 센서부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 이송부는 프레임부의 상면 중앙부에 설치되는 스크류 형상의 이송축, 하부면 일측의 결합부가 중앙의 결합공을 통해 상기 이송축과 결합되고 상면에 피검사체가 안착되는 이송 플레이트, 및 상기 이송축을 회전시키는 이송모터를 포함하고,
상기 광학모듈 지지대는 양측으로 수직한 수직 지지대의 상단이 수평 지지대에 의하여 연결된 'ㄷ'자 형상으로 이루어지고, 상기 수직 지지대는 각각의 단부가 상기 프레임부의 상면 폭 방향의 양측 단부에 고정 설치되며,
상기 조명부는, 상기 이미지 센서부의 전방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하는 제1조명모듈, 상기 이미지 센서부의 후방에서 상기 촬상영역에 광을 조사하는 복수의 조명램프를 포함하는 제2조명모듈, 각각 상기 제1조명모듈과 제2조명모듈의 양측 단부를 서로 연결하는 한 쌍의 연결 플레이트, 및 상기 연결 플레이트를 각각 상기 광학모듈 지지대의 수직 지지대에 고정시키는 한 쌍의 지지 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.a frame unit providing a transport path of the subject along a longitudinal direction parallel to the ground;
an optical module support installed on one side of the frame part in the middle of the transport path;
a transfer unit installed at one side of the frame unit to transfer the subject along the transfer path;
an image sensor unit installed in the middle of the transport path to image the surface of the inspected object from an upper portion of the transferred object;
and a plurality of illumination lamps irradiating light in different directions to an imaging area, which is an area imaged by the image sensor unit, among the surface of the object, and is fixedly installed on the optical module support in the middle of the transfer path lighting unit; and
A control unit for controlling the operation of the transfer unit and the image sensor unit so that the imaging area changes by the unit transfer distance for every imaging by imaging the surface of the subject while moving the subject by a predetermined unit transfer distance,
The transfer unit includes a screw-shaped transfer shaft installed in the center of the upper surface of the frame part, a transfer plate in which a coupling part on one side of the lower surface is coupled to the transfer shaft through a central coupling hole and the object to be inspected is seated on the upper surface, and the transfer shaft rotates including a transfer motor;
The optical module support is made of a 'C' shape in which the upper ends of the vertical supports perpendicular to both sides are connected by a horizontal support, and each end of the vertical support is fixed to both ends in the width direction of the upper surface of the frame part,
The illumination unit includes a first illumination module including a plurality of illumination lamps irradiating light to the imaging region from the front of the image sensor unit, and a plurality of illumination lamps irradiating light to the imaging region from the rear of the image sensor unit a second lighting module, a pair of connecting plates connecting both ends of the first and second lighting modules to each other, respectively, and a pair of supports for fixing the connecting plates to a vertical support of the optical module support, respectively Surface defect inspection apparatus using an image sensor, characterized in that it comprises a plate.
상기 제1조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 설치된 제1조명모듈측 램프 체결부재, 상기 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제1조명램프, 상기 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED광원으로 이루어진 제2조명램프를 포함하고,
상기 제2조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 설치된 제2조명모듈측 램프 체결부재, 상기 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제3조명램프, 상기 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED광원으로 이루어진 제4조명램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.In claim 1,
The first lighting module has a sawtooth shape in which a first inclined surface and a second inclined surface facing the imaging area are continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a first lighting module side lamp fastening member installed on a front side of the image sensor part; A first lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to the first inclined surface, and a second lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to the second inclined surface,
The second lighting module has a sawtooth shape in which a third inclined surface and a fourth inclined surface facing the imaging area are continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a second lighting module side lamp fastening member installed on a rear side of the image sensor part; Surface defects using an image sensor, characterized in that it comprises a third lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to the third inclined surface, and a fourth lighting lamp comprising a plurality of LED light sources respectively coupled to the fourth inclined surface inspection device.
상기 제1조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제1경사면과 제2경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 설치된 제1램프 체결부재, 상기 제1램프 체결부재와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부의 전방 일측에 상기 제1램프 체결부재와 이격되어 설치된 제2램프 체결부재, 상기 제1램프 체결부재의 제1경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제1조명램프, 상기 제2램프 체결부재의 제2경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제2조명램프를 포함하고,
상기 제2조명모듈은 상기 촬상영역을 향하는 제3경사면과 제4경사면이 상기 프레임부의 폭 방향을 따라 서로 연속하여 연결된 톱니 형상이고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 설치된 제3램프 체결부재, 상기 제3램프 체결부재와 동일한 구조로 구성되고 상기 이미지 센서부의 후방 일측에 상기 제3램프 체결부재와 이격되어 설치된 제4램프 체결부재, 상기 제3램프 체결부재의 제3경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제3조명램프, 상기 제4램프 체결부재의 제4경사면에 각각 결합된 복수의 LED 광원으로 이루어진 제4조명램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.In claim 1,
The first lighting module has a sawtooth shape in which a first inclined surface and a second inclined surface facing the imaging area are continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a first lamp fastening member installed on a front side of the image sensor part, the first A second lamp fastening member configured to have the same structure as the lamp fastening member and installed to be spaced apart from the first lamp fastening member on one front side of the image sensor unit, and a plurality of LED light sources coupled to the first inclined surface of the first lamp fastening member, respectively. a first lighting lamp made of
The second lighting module has a sawtooth shape in which a third inclined surface and a fourth inclined surface facing the imaging area are continuously connected to each other along the width direction of the frame part, and a third lamp fastening member installed on a rear side of the image sensor part, the third A fourth lamp fastening member configured to have the same structure as a lamp fastening member and installed to be spaced apart from the third lamp fastening member on one rear side of the image sensor unit, and a plurality of LED light sources coupled to a third inclined surface of the third lamp fastening member, respectively A surface defect inspection apparatus using an image sensor, comprising: a third lighting lamp made of
상기 제어부는 이미지 센서부의 촬상시 복수의 조명램프 중 어느 하나가 미리 정해진 순서에 따라 점등되도록 상기 조명부의 동작을 제어함으로써 서로 연속하여 촬상되는 촬상영역 각각에 대하여 서로 다른 방향에서 광이 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.In any one of claims 1 to 3,
The control unit controls the operation of the illumination unit so that any one of the plurality of illumination lamps is turned on according to a predetermined sequence during imaging by the image sensor unit, so that light is irradiated from different directions to each of the imaging areas continuously imaged with each other. A surface defect inspection device using an image sensor.
상기 단위 이송거리는 피검사체의 이송 방향에 대한 상기 촬상영역의 길이를 상기 제1조명모듈과 제2조명모듈에 포함된 조명램프의 갯수로 나눈 값으로 정해지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.In claim 4,
The unit transport distance is determined by dividing the length of the imaging area with respect to the transport direction of the subject by the number of lighting lamps included in the first and second lighting modules. Surface defects using an image sensor inspection device.
상기 제어부는 복수의 조명램프 각각에 대하여 해당 조명램프가 점등될 때 얻어진 촬상 영상을 순차적으로 합성하여 상기 피검사체의 표면 전체에 대한 스캔영상을 획득하고, 상기 복수의 조명램프 각각에 대하여 획득한 상기 스캔영상을 이용하여 상기 피검사체 표면에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서를 이용한 표면결함 검사장치.
In claim 5,
The control unit sequentially synthesizes the captured images obtained when the corresponding lighting lamp is turned on for each of the plurality of lighting lamps to obtain a scanned image of the entire surface of the subject, and the obtained for each of the plurality of lighting lamps A surface defect inspection apparatus using an image sensor, characterized in that it is determined whether a defect exists on the surface of the inspected object by using a scan image.
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Patent Citations (2)
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