KR102384771B1 - Method and apparatus for bubble detection in conformal coated PCB and computer readable recording medium thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 기포 검출 방법은, 기판을 촬영하여 검사영역 영상을 획득하는 단계; 검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 생성하는 단계; 그레이 영상과 블루 채널 영상을 각각 이진화 하고, 그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 한편 블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 단계; 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하는 단계; 최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델에 입력하여 기포인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, PCB 영상으로부터 최종 후보영역을 자동으로 추출하고 인공지능 분류기를 이용하여 최종 후보영역을 분석함으로써 기포의 존재 여부를 매우 신속하고 정확하게 판단할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 종래의 육안 검사에 비해 검사 시간과 인력을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 검사의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.
The present invention discloses a method for detecting air bubbles in a conformally coated substrate (PCB). A bubble detection method according to the present invention includes: acquiring an inspection area image by photographing a substrate; generating a gray image and a blue channel image from the inspection area image; The gray image and the blue channel image are respectively binarized, and the first preliminary candidate region corresponding to the bright band of the bubble is extracted from the binarized image of the gray image, while the second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image. extracting; extracting an area satisfying a setting condition from the first preliminary candidate area and the second preliminary candidate area as a final candidate area; and determining whether it is a bubble by inputting the image of the final candidate region into the deep learning image analysis model.
According to the present invention, the presence or absence of air bubbles can be determined very quickly and accurately by automatically extracting the final candidate region from the PCB image and analyzing the final candidate region using an artificial intelligence classifier. In addition, according to the present invention, compared to the conventional visual inspection, inspection time and manpower can be reduced, and the accuracy of inspection can be greatly improved.

Description

컨포멀 코팅된 PCB에서 기포를 검출하는 방법 및 장치와 이를 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체{Method and apparatus for bubble detection in conformal coated PCB and computer readable recording medium thereof}Method and apparatus for detecting bubbles in conformal coated PCB, and computer readable recording medium for the same

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)의 컨포멀 코팅영역에서 기포를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 이미지 전처리를 통해 최종 후보영역을 추출하고 인공지능 분류기를 이용하여 기포 여부를 최종적으로 판단하는 기포 검출 방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting air bubbles in a conformal coating area of a printed circuit board (PCB), specifically, by extracting a final candidate area through image pre-processing and finally determining whether or not air bubbles are present using an artificial intelligence classifier. It relates to a bubble detection method and apparatus.

일반적으로 컴퓨터, 전자기기, 가전기기, 산업용 기기, 휴대용 전자기기, 로봇, 차량 등에 사용되는 전자제어장치를 제조하기 위해서는 인쇄회로기판(PCB)에 반도체칩, 컨덴서, 저항 등의 다양한 전자부품을 실장해야 한다.In general, in order to manufacture electronic control devices used in computers, electronic devices, home appliances, industrial devices, portable electronic devices, robots, and vehicles, various electronic components such as semiconductor chips, capacitors, and resistors are mounted on printed circuit boards (PCBs). Should be.

또한 전자제어장치의 안정적인 동작을 위해서는 인쇄회로기판에 실장된 전자부품이 안정적으로 고정 및 유지되어야 할 뿐만 아니라 먼지, 습기 등의 외부 요인으로부터 완벽하게 보호될 수 있어야 한다.In addition, for the stable operation of the electronic control device, electronic components mounted on the printed circuit board must be stably fixed and maintained, as well as be perfectly protected from external factors such as dust and moisture.

특히, 자동차, 항공, 철도분야의 전자제어장치는 진동, 고온, 혹한, 습기 등의 가혹환경에서 사용되는 데다 오작동이 발생하면 엄청난 인명피해가 초래될 수 있기 때문에 매우 높은 수준의 신뢰성과 안전성이 요구된다.In particular, electronic control devices in the fields of automobiles, aviation, and railways are used in harsh environments such as vibration, high temperature, extreme cold, and moisture, and a malfunction can result in enormous loss of life, so a very high level of reliability and safety is required. do.

이에 따라 최근에는 전자제어장치를 구성하는 전자부품, 기판과 전자부품의 결합부분, 전자부품의 단자 등에 코팅제를 얇게 도포하여 보호막을 형성하는 컨포멀 코팅(conformal coating)이 널리 사용되고 있다.Accordingly, in recent years, conformal coating, which forms a protective film by thinly applying a coating agent to electronic components constituting an electronic control device, a bonding portion between a substrate and an electronic component, and terminals of electronic components, has been widely used.

컨포멀 코팅 작업은 코팅제 도포, 건조, 검사 등의 순으로 진행되며, 검사 단계에서는 코팅대상영역에 코팅제가 제대로 도포되었는지 여부를 검사하는 영역 검사와 코팅영역에 기포, 박리, 균열 등이 발생하였는지 여부를 검사하는 불량 검사를 진행한다.Conformal coating work proceeds in the order of coating agent application, drying, and inspection. Conduct a defect inspection to check

코팅 영역의 기포는 박리나 균열처럼 직접적인 불량은 아니지만 가혹 환경에서 장기간 사용할 경우 코팅층의 균열이나 박리를 초래하여 제품 오작동을 유발할 가능성이 높기 때문에 코팅 영역에 기포가 형성된 제품은 검사 단계에서 코팅불량으로 걸러내는 것이 바람직하다.Bubbles in the coating area are not a direct defect like peeling or cracking, but if used for a long time in a harsh environment, cracks or peeling of the coating layer is highly likely to cause product malfunction. It is preferable to pay

그런데 종래의 기포 검출 방식은 카메라로 기판을 촬영한 후 코팅영역의 이미지를 검사자가 육안으로 관찰하는 방식이며, 검사자의 숙련도에 따라 검사 정확도의 차이가 클 뿐만 아니라 기포 검사에 너무 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.However, the conventional bubble detection method is a method in which the inspector visually observes the image of the coating area after photographing the substrate with a camera. there is

또한 도 1 및 도 2에 예시한 바와 같이, 기포(20)는 반도체 칩(10)과 같은 주요 부품의 주변이나 리드(12) 사이의 매우 좁은 공간에 많이 발생하고 크기나 모양이 매우 다양하기 때문에 검사자가 육안으로 모든 기포를 정확히 검출해 내는 것은 매우 어려운 것이 현실이다.In addition, as illustrated in FIGS. 1 and 2 , the bubble 20 occurs in a very narrow space around the main component such as the semiconductor chip 10 or between the leads 12 , and because the size or shape is very diverse. In reality, it is very difficult for an inspector to accurately detect all air bubbles with the naked eye.

또한 조명에 반사된 리드(12)와 기포(20)의 색상이 비슷한 경우가 많기 때문에 숙련된 검사자라도 짧은 시간에 기포(20)를 검출하는 것이 쉽지 않다.In addition, since the color of the lead 12 and the bubble 20 reflected by the light is similar in many cases, it is not easy for even an experienced inspector to detect the bubble 20 in a short time.

또한 최근에는 전자제어장치의 기능이 다양해지면서 PCB에 실장된 부품의 종류도 많아지고 집적도도 높아지는 추세이므로 기포 검사의 정확도를 높이고 검사시간을 단축시키기 위해서는 보다 신속하고 정확하게 기포를 검출할 수 있는 방법을 개발할 필요가 있다.In addition, in recent years, as the functions of electronic control devices are diversified, the types of components mounted on the PCB are increasing and the degree of integration is also increasing. need to develop

등록특허 제10-1848173호(2018.05.24 공고)Registered Patent No. 10-1848173 (Notice on May 24, 2018)

본 발명은 이러한 배경에서 고안된 것으로서, 카메라로 촬영한 PCB 영상을 분석하여 컨포멀 코팅영역의 기포를 보다 신속하고 정확하게 검출할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised against this background, and it is an object of the present invention to analyze a PCB image taken with a camera to more quickly and accurately detect bubbles in the conformal coating area.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 방법에 있어서, 기판을 촬영하여 검사영역 영상을 획득하는 단계; 검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 생성하는 단계; 그레이 영상과 블루 채널 영상을 각각 이진화 하고, 그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 한편 블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 단계; 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하는 단계; 최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델에 입력하여 기포인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 기포 검출 방법을 제공한다.In order to achieve this object, an aspect of the present invention provides a method for detecting air bubbles in a conformally coated substrate (PCB), the method comprising: acquiring an inspection area image by photographing the substrate; generating a gray image and a blue channel image from the inspection area image; The gray image and the blue channel image are respectively binarized, and the first preliminary candidate region corresponding to the bright band of the bubble is extracted from the binarized image of the gray image, while the second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image. extracting; extracting an area satisfying a setting condition from the first preliminary candidate area and the second preliminary candidate area as a final candidate area; It provides a bubble detection method comprising the step of inputting the image of the final candidate region into a deep learning image analysis model to determine whether it is a bubble.

본 발명의 일 양상에 따른 기포 검출 방법에서, 그레이 영상은 검사영역의 각 픽셀마다 Red 채널의 밝기 값과 Green 채널의 밝기 값을 평균하여 생성될 수 있다.In the bubble detection method according to an aspect of the present invention, the gray image may be generated by averaging the brightness value of the red channel and the brightness value of the green channel for each pixel of the inspection area.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 기포 검출 방법에서, 그레이 영상을 이진화 하는 과정은, 그레이 영상의 밝기 값 히스토그램으로부터 산출된 임계값을 적용하는 전역 이진화 과정과, 그레이 영상의 밝기 값을 낮춘 후에 진행하는 적응적 이진화 과정을 포함하고, Bitwise AND 연산을 적용하여 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통된 부분을 제1 예비 후보영역으로 추출할 수 있다. 이때, 그레이 영상의 각 픽셀의 밝기 값에서 그레이 영상의 전체 밝기 값을 빼서 그레이 영상의 밝기 값을 낮춘 후에 적응적 이진화 과정을 진행할 수 있다.Also, in the bubble detection method according to an aspect of the present invention, the process of binarizing a gray image includes a global binarization process of applying a threshold value calculated from a histogram of a brightness value of the gray image, and a process after lowering the brightness value of the gray image. It includes an adaptive binarization process, and by applying a bitwise AND operation, a common part in the global binarization image and the adaptive binarization image may be extracted as the first preliminary candidate region. In this case, the adaptive binarization process may be performed after the brightness value of the gray image is lowered by subtracting the total brightness value of the gray image from the brightness value of each pixel of the gray image.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 기포 검출 방법에서, 블루 채널 영상을 이진화 하는 과정에서는 블루 채널의 평균 밝기 값 보다 큰 임계값을 적용하여 전역 이진화할 수 있다.In addition, in the bubble detection method according to an aspect of the present invention, in the process of binarizing a blue channel image, a threshold value greater than the average brightness value of the blue channel may be applied to perform global binarization.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 기포 검출 방법에서, 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보 영역 중에서, 음영의 반지름 보다 1.5배 큰 영역을 검사하여 검사 영역에 밝은 띠가 존재하거나 밝은 띠 영역의 크기가 설정 기준보다 크면 최종 후보영역으로 추출할 수 있다.In addition, in the bubble detection method according to an aspect of the present invention, an area 1.5 times larger than the radius of the shade is inspected among the first preliminary candidate area and the second preliminary candidate area, so that a bright band exists in the inspection area or the size of the bright band area If is larger than the set criterion, it can be extracted as a final candidate area.

본 발명의 다른 양상은, 앞서 설명한 기포 검출 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a computer-readable recording medium in which a program for implementing the bubble detection method described above is recorded.

본 발명의 또 다른 양상은, 컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 장치에 있어서, 카메라를 통해 획득한 검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 각각 생성하는 채널추출부; 그레이 영상을 이진화 하는 그레이 영상 이진화부; 블루 채널 영상을 이진화 하는 블루 채널 이진화부; 그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 제1 예비 후보영역 추출부; 블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 제2 예비 후보영역 추출부; 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하는 기포 후보영역 추출부; 기포 후보영역 추출부에서 추출된 최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델로 분석하여 기포인지 여부를 판단하는 분류기를 포함하는 기포 검출 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention is an apparatus for detecting bubbles in a conformally coated substrate (PCB), which generates a gray image and a blue channel image from an inspection area image obtained through a camera, respectively. channel extraction unit; a gray image binarization unit that binarizes a gray image; a blue channel binarization unit that binarizes a blue channel image; a first preliminary candidate region extracting unit for extracting a first preliminary candidate region corresponding to a bright band of a bubble from a binarized image of a gray image; a second preliminary candidate region extraction unit for extracting a second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image; a bubble candidate region extraction unit for extracting, as a final candidate region, a region satisfying a set condition from the first preliminary candidate region and the second preliminary candidate region; It provides a bubble detection apparatus including a classifier for determining whether or not a bubble by analyzing the image of the final candidate region extracted by the bubble candidate region extraction unit with a deep learning image analysis model.

본 발명에 따르면, PCB 영상으로부터 기포 가능성이 높은 최종 후보영역을 자동으로 추출하고 딥러닝 기반의 분류기로 최종 후보영역을 분석함으로써 기포의 존재 여부를 매우 신속하고 정확하게 판단할 수 있다.According to the present invention, the existence of bubbles can be determined very quickly and accurately by automatically extracting a final candidate region with a high probability of bubbles from a PCB image and analyzing the final candidate region with a deep learning-based classifier.

또한 본 발명에 따르면 종래의 육안 검사에 비해 검사 시간과 인력을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 검사의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, compared to the conventional visual inspection, inspection time and manpower can be reduced, and the accuracy of inspection can be greatly improved.

도 1은 컨포멀 코팅영역에서 반도체 칩 주변에서 발생한 여러 유형의 기포를 예시한 사진
도 2는 반도체 칩의 리드 사이에서 발생한 여러 유형의 기포를 예시한 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치의 개략 구성도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치의 기능 블록도
도 5는 기포 영역의 3차원 밝기 그래프를 예시한 도면
도 6은 영상처리부의 기능 블록도
도 7은 분류기의 구성도
도 8은 딥러닝 영상 분석 모델의 아키텍처를 예시한 도면
도 9는 딥러닝 분석모델 학습을 위한 데이터 세트를 예시한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 방법을 예시한 흐름도
도 11은 컨포멀 코팅된 기판을 다양한 밝기로 촬영한 영상을 예시한 도면
도 12는 기판 영상에서 추출한 검사영역 영상을 나타낸 도면
도 13은 검사영역 영상에서 추출한 Gray 영상과 Blue 채널 영상을 나타낸 도면
도 14a는 Gray 영상의 전역 이진화 영상을 나타낸 도면
도 14b는 Gray 영상의 적응적 이진화 영상을 나타낸 도면
도 15는 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통 부분을 추출한 영상을 나타낸 도면
도 16은 기포의 밝은 띠 영역을 제1 예비 후보영역으로 추출하고 라벨링을 하는 모습을 나타낸 도면
도 17은 Blue 채널 영상의 이진화 영상을 나타낸 도면
도 18은 기포의 음영 영역을 제2 예비 후보영역으로 추출하고 라벨링을 하는 모습을 나타낸 도면
도 19는 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역을 이용하여 추출한 최종 후보영역을 나타낸 도면
1 is a photograph illustrating various types of bubbles generated around a semiconductor chip in a conformal coating area;
2 is a photograph illustrating various types of air bubbles generated between leads of a semiconductor chip.
3 is a schematic configuration diagram of a bubble detection apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a functional block diagram of a bubble detection apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a diagram illustrating a three-dimensional brightness graph of a bubble region.
6 is a functional block diagram of an image processing unit;
7 is a block diagram of a classifier
8 is a diagram illustrating the architecture of a deep learning image analysis model
9 is a diagram illustrating a data set for training a deep learning analysis model
10 is a flowchart illustrating a bubble detection method according to an embodiment of the present invention;
11 is a view illustrating an image of a conformal coated substrate at various brightnesses;
12 is a view showing an inspection area image extracted from a substrate image;
13 is a view showing a gray image and a blue channel image extracted from an examination area image;
14A is a diagram illustrating a global binarization image of a Gray image.
14B is a diagram illustrating an adaptive binarization image of a Gray image.
15 is a diagram illustrating an image obtained by extracting a common part from a global binarized image and an adaptive binarized image;
16 is a diagram illustrating a state in which a bright band region of a bubble is extracted as a first preliminary candidate region and labeled;
17 is a view showing a binarized image of a Blue channel image
18 is a diagram illustrating a state in which a shadow area of a bubble is extracted as a second preliminary candidate area and labeling is performed;
19 is a diagram illustrating a final candidate region extracted using a first preliminary candidate region and a second preliminary candidate region; FIG.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

참고로 본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함 또는 구비하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합, 또는 통신하는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우 뿐 만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 직접 결합되는 경우는 중간에 다른 요소가 개재되지 않는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에 첨부된 도면은 발명의 요지를 이해하기 쉽도록 예시한 것에 불과하므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 아니 됨을 미리 밝혀 둔다.For reference, in this specification, including or having a certain component in a certain part means that other components may be further included or provided without excluding other components unless otherwise stated. In addition, when one element connects, combines, or communicates with another element, not only directly connecting, combining, or communicating with another element, but also indirectly through another element in the middle It also includes connecting, combining, or communicating. In addition, when one component is directly connected or directly coupled to another component, it means that another element is not interposed therebetween. In addition, since the accompanying drawings in the present specification are merely illustrative for easy understanding of the gist of the present invention, it is clarified in advance that the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치(100)는, 도 3의 개략 구성도에 나타낸 바와 같이, 인쇄회로기판(50)(이하에서는 편의상'기판'이라 한다)이 놓이는 기판 안치대(60), 기판 안치대(60)의 상부에서 기판(50)을 촬영하는 카메라(150), 카메라(150)의 주변에 설치된 조명(160), 카메라(150)를 촬영위치로 이동시키는 카메라 이송수단(152), 제어부(101), 입력부(170), 디스플레이(180), 통신부(190) 등을 포함한다.As shown in the schematic configuration diagram of FIG. 3 , the bubble detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a substrate holder 60 on which a printed circuit board 50 (hereinafter, referred to as 'substrate' for convenience) is placed. ), a camera 150 for photographing the substrate 50 from the upper portion of the substrate mounting table 60, a lighting 160 installed around the camera 150, and a camera transfer means for moving the camera 150 to the photographing position ( 152), a control unit 101, an input unit 170, a display 180, a communication unit 190, and the like.

도 4의 기능 블록도를 참조하면, 제어부(101)는 프로세서(110), 메모리(120), 영상처리부(130), 분류기(140)를 포함한다. 또한 기포 검출 장치(100)의 각 구성요소는 버스(109)를 통해 다른 구성요소들과 연결될 수 있다.Referring to the functional block diagram of FIG. 4 , the control unit 101 includes a processor 110 , a memory 120 , an image processing unit 130 , and a classifier 140 . In addition, each component of the bubble detection apparatus 100 may be connected to other components through the bus 109 .

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치(100)는, 도면에는 나타내지 않았지만, 기판을 검사위치로 이송하는 리니어 가이드, 피커(picker) 등의 기판 이송수단을 포함할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the bubble detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a substrate transfer means such as a linear guide and a picker for transferring the substrate to the inspection position.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치(100)는, 기판에 코팅액을 도포하는 컨포멀 코팅 장비의 내부에 설치될 수도 있고, 컨포멀 코팅 장비의 출구 측에 인접하여 설치될 수도 있고, 컨포멀 코팅 장비와는 독립적으로 설치될 수도 있다.In addition, the bubble detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may be installed inside the conformal coating equipment for applying the coating solution to the substrate, or may be installed adjacent to the outlet side of the conformal coating equipment, It can also be installed independently of the conformal coating equipment.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 장치(100)의 각 구성 요소를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the bubble detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

먼저 카메라(150)는 검사대상 기판을 촬영하여 영상데이터를 획득하며, 하나의 기판에서 검사영역이 다수인 경우에는 카메라 이송수단(152)을 따라 각 검사영역의 상부로 이동하여 촬영할 수 있다. 카메라(150)는 높은 해상도의 고배율 카메라인 것이 바람직하지만 구체적인 종류나 배율이 특별히 한정되지는 않는다.First, the camera 150 acquires image data by photographing a substrate to be inspected, and when there are multiple inspection regions on one substrate, the camera 150 may move along the camera transfer means 152 to the upper portion of each inspection region to take pictures. The camera 150 is preferably a high-resolution, high-magnification camera, but a specific type or magnification is not particularly limited.

조명(160)은 카메라(150)의 일 측에 결합하여 카메라(150)와 함께 이동하도록 설치하는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 카메라(150)와 별도로 설치되거나 별도의 이동수단을 이용하여 조명(160)을 이동시킬 수도 있다. 한편 컨포멀 코팅액은 자외선에 반응하는 형광물질을 포함하는 경우가 대부분이므로 이러한 경우에는 자외선 조명(160)을 사용하는 것이 바람직하다.The light 160 is preferably installed to move together with the camera 150 by being coupled to one side of the camera 150, but is not necessarily limited thereto, so it is installed separately from the camera 150 or using a separate moving means. The light 160 may be moved. On the other hand, since the conformal coating solution contains a fluorescent material that responds to ultraviolet rays in most cases, it is preferable to use the ultraviolet light 160 in this case.

한편 기포는 조도나 RGB채널에 따라 영상의 특징이 달라지는 특성이 있으므로 기포를 촬영할 때는 조도를 달리하면서 여러 번 촬영하여 다양한 밝기의 영상을 확보하고, 이 중에서 최적의 영상을 선택하거나 서로 다른 밝기의 영상을 소정의 방법으로 통합한 후에 최종 후보영역을 추출하는 것이 바람직하다.On the other hand, since bubbles have different characteristics of images depending on the illuminance or RGB channel, when shooting bubbles, shoot multiple times while varying the illuminance to obtain images of various brightnesses, and select the optimal image from among them or images with different brightnesses. It is preferable to extract the final candidate region after integrating the .

입력부(170)는 기포 검출 장치(100)의 사용자를 위한 입력 수단으로서, 키보드, 버튼, 터치패드, 터치스크린, 마우스, 조이스틱, 트랙볼 등과 같은 다양한 입력 수단 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The input unit 170 is an input means for a user of the bubble detection apparatus 100 and may include at least one of various input means such as a keyboard, a button, a touch pad, a touch screen, a mouse, a joystick, and a track ball.

디스플레이(180)는 카메라(150)에서 촬영한 기판의 영상, 영상처리부(130)에서 수행한 영상처리 결과, 기포 분석 결과, 기포 검출 장치(100)의 동작 상태 등을 표시할 수 있다.The display 180 may display the image of the substrate photographed by the camera 150 , the image processing result performed by the image processing unit 130 , the bubble analysis result, the operation state of the bubble detection apparatus 100 , and the like.

통신부(190)는 외부 전자기기 또는 서버와 통신하기 위한 유선 또는 무선 통신수단을 포함한다. 무선 통신수단은 Wi-Fi, 블루투스, 지그비 등의 근거리 무선통신수단, 이동통신수단 등을 포함할 수 있다.The communication unit 190 includes a wired or wireless communication means for communicating with an external electronic device or a server. The wireless communication means may include short-distance wireless communication means such as Wi-Fi, Bluetooth, and Zigbee, mobile communication means, and the like.

버스(109)는 기포 검출 장치(100)의 각 구성요소들 간에 데이터 또는 전기적 신호의 전송 경로이며, 회로패턴 또는 케이블의 형태로 제공될 수 있다.The bus 109 is a transmission path of data or electrical signals between each component of the bubble detection apparatus 100 and may be provided in the form of a circuit pattern or a cable.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 방법을 실행하는 제어부(101)에 대해 설명한다.Hereinafter, the control unit 101 for executing the bubble detection method according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터프로그램을 실행하여 소정의 연산을 수행한다.First, the processor 110 executes a computer program stored in the memory 120 to perform a predetermined operation.

메모리(120)에는 기포 검출 장치(100)의 동작을 위한 컴퓨터 프로그램, 각종 파라미터, 데이터 등이 저장될 수 있다. 메모리(120)는 플래쉬 메모리 등의 비휘발성 메모리와 RAM 등의 휘발성메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는 HDD, ODD, SDD 등의 대용량 저장장치를 포함할 수도 있다.The memory 120 may store a computer program for the operation of the bubble detection apparatus 100 , various parameters, data, and the like. The memory 120 may include a non-volatile memory such as a flash memory and a volatile memory such as a RAM. The memory 120 may include a mass storage device such as HDD, ODD, or SDD.

영상처리부(130)는 카메라(150)에서 촬영한 검사대상 기판(50)의 영상을 소정 방식으로 처리하여 인공지능 기반의 분류기(140)에서 기포인지 여부를 분석할 최종 후보영역을 추출하는 역할을 한다.The image processing unit 130 processes the image of the inspection target substrate 50 photographed by the camera 150 in a predetermined method to extract a final candidate region to be analyzed whether or not it is a bubble in the AI-based classifier 140 . do.

일반적으로 기포를 촬영한 영상을 살펴보면, 도 5의 3차원 밝기 그래프에 예시한 바와 같이, 기포의 가장자리는 밝기 값이 매우 높은 데 반하여 기포의 중앙 부분은 밝기 값이 매우 낮게 나타나는 특성이 있다.In general, looking at an image of a bubble, as exemplified in the 3D brightness graph of FIG. 5 , the edge of the bubble has a very high brightness value, whereas the central portion of the bubble has a very low brightness value.

또한 컨포멀 코팅된 기판의 영상을 색상 채널별로 분리해서 비교해 보면, Blue 채널 영상은 UV 형광물질의 특성상 전반적으로 높은 밝기 값을 가지므로 기포 중앙 부분의 음영이 보다 선명하게 나타나고, Red 채널과 Green 채널 영상에서는 기포 가장자리의 밝은 띠 모양이 보다 선명하게 나타나는 특성이 있다.In addition, when the images of the conformally coated substrate are separated and compared by color channel, the blue channel image has a high overall brightness value due to the characteristics of the UV fluorescent material, so the shadow in the center of the bubble appears more clearly, and the red and green channels In the image, the bright band at the edge of the bubble appears more clearly.

본 발명의 실시예에서는 이러한 특성을 고려하여, Red 채널과 Green 채널로부터 생성한 그레이(Gray) 영상으로부터 기포 가장자리의 밝은 띠 영역에 대응하는 제1 예비 후보영역을 검출하고, Blue 채널 영상으로부터 기포 중심의 음영 영역에 대응하는 제2 예비 후보영역을 검출한 후 이로부터 분류기(140)에 입력할 최종 후보영역을 추출한다.In the embodiment of the present invention, in consideration of these characteristics, the first preliminary candidate region corresponding to the bright band region at the edge of the bubble is detected from the gray image generated from the red channel and the green channel, and the bubble center from the blue channel image After detecting the second preliminary candidate region corresponding to the shaded region of , a final candidate region to be input to the classifier 140 is extracted therefrom.

영상처리부(130)는, 도 6의 기능 블록도에 나타낸 바와 같이, 검사영역선택부(131), 채널추출부(132), 노이즈 필터링부(133), Gray 영상 이진화부(134), Blue 채널 이진화부(135), 제1 예비 후보영역 추출부(136), 제2 예비 후보영역 추출부(137), 기포 후보영역 추출부(138) 등을 포함할 수 있다.As shown in the functional block diagram of FIG. 6 , the image processing unit 130 includes an examination area selection unit 131 , a channel extraction unit 132 , a noise filtering unit 133 , a gray image binarization unit 134 , and a blue channel. It may include a binarization unit 135 , a first preliminary candidate region extraction unit 136 , a second preliminary candidate region extraction unit 137 , a bubble candidate region extraction unit 138 , and the like.

검사영역선택부(131)는 절단대상 기판(50)의 영상에서 검사영역을 설정하고 해당 영역의 이미지를 추출하는 역할을 한다. 이때 작업자가 지정한 영역을 검사영역으로 선택할 수도 있고, 사전 설정된 좌표를 이용하여 검사영역을 선택할 수도 있다.The inspection region selection unit 131 sets an inspection region in the image of the substrate 50 to be cut and serves to extract an image of the region. In this case, an area designated by the operator may be selected as the examination area, or the examination area may be selected using preset coordinates.

채널추출부(132)는 검사영역선택부(131)에서 추출한 검사영역의 컬러영상에서 Blue 채널 영상을 추출하는 한편 Gray 영상을 생성하는 역할을 한다.The channel extraction unit 132 serves to extract a blue channel image from the color image of the examination area extracted by the examination area selection unit 131 while generating a gray image.

본 발명의 실시예에서는 검사영역의 컬러 영상에 다음의 수학식 1을 이용하여 Gray을 생성한다. In the embodiment of the present invention, Gray is generated in the color image of the inspection area by using Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Gray image = (Red + Green) * 1/2Gray image = (Red + Green) * 1/2

즉, 검사영역의 각 픽셀마다 Red 채널의 밝기 값과 Green 채널의 밝기 값을 평균하여 그레이 영상을 생성한다. 그러나 검사영역의 컬러영상을 그레이 영상으로 변환하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니므로 다른 방법으로 그레이 영상을 생성할 수도 있다.That is, a gray image is generated by averaging the brightness value of the red channel and the brightness value of the green channel for each pixel in the inspection area. However, since the method of converting the color image of the inspection region into the gray image is not limited thereto, the gray image may be generated by another method.

노이즈 필터링부(133)는 그레이 영상과 Blue 채널 영상에 대해 노이즈 필터를 이용하여 노이즈를 제거하는 역할을 한다. 노이즈 필터의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 OpenCV의 fastNIMeansDenosing 함수 등이 사용될 수 있다.The noise filtering unit 133 serves to remove noise by using a noise filter for the gray image and the blue channel image. The type of noise filter is not particularly limited, and for example, OpenCV's fastNIMeansDenosing function may be used.

Gray 영상 이진화부(134)는 기포의 밝은 띠 영역을 제1 예비 후보영역으로 추출하기 위하여 그레이 영상을 이진화 한다.The gray image binarization unit 134 binarizes the gray image in order to extract the bright band region of the bubble as the first preliminary candidate region.

특히, 본 발명의 실시예에서는, Gray 영상 이진화부(134)는 Otsu 임계값을 적용하여 그레이 영상을 이진화 하는 전역 이진화와, 적응적(adaptive) 임계값을 적용하여 그레이 영상을 이진화 하는 적응적 이진화를 모두 수행한다.In particular, in the embodiment of the present invention, the Gray image binarization unit 134 applies global binarization to binarize a gray image by applying an Otsu threshold value, and adaptive binarization to apply an adaptive threshold value to binarize a gray image. do all of

전역 이진화 단계에서는 밝기 값 분포 히스토그램에서 설정된 임계값 보다 큰 영역과 작은 영역의 밝기 값을 각각 255와 0으로 치환하며, 히스토그램을 이용하므로 전역적으로 이진화가 이루어지며 기포의 밝은 띠 영역이 추출되기는 하지만 기판 영상 중에서 기포 이외의 밝은 영역이 노이즈로 나타나는 문제가 있다.In the global binarization step, the brightness values of areas larger and smaller than the threshold set in the brightness distribution histogram are replaced with 255 and 0, respectively, and since the histogram is used, global binarization is performed and the bright band area of the bubble is extracted. There is a problem in that bright areas other than bubbles appear as noise in the substrate image.

적응적 이진화는 전역 이진화의 이러한 문제점을 보완하기 위한 것이며, 적응적 이진화 단계에서는 지역적으로 임계값을 적용함으로써 작은 블록 단위로 이진화가 이루어지며, 작은 블록 단위에서 밝은 영역을 추출하기 때문에 노이즈가 작은 반면에 기포의 밝은 띠 영역이 끊어진 형태로 추출될 수 있다.Adaptive binarization is to compensate for this problem of global binarization, and in the adaptive binarization step, binarization is performed in units of small blocks by applying a threshold value locally. In this case, the bright band region of the bubble can be extracted in a broken form.

또한 적응적 이진화 과정에서는 지역적으로 임계값이 적용되기 때문에 밝은 띠 영역의 부근에서는 너무 높은 임계값이 적용되므로 실제 기포의 밝은 띠 영역이 누락될 수도 있다.In addition, in the adaptive binarization process, since the threshold is applied locally, the threshold value is too high in the vicinity of the bright band region, so the bright band region of the actual bubble may be omitted.

이러한 현상을 방지하기 위해서는, 그레이 영상의 전체 밝기를 낮춘 이후에 적응적 이진화를 진행하는 것이 바람직하다. 그레이 영상의 전체 밝기를 낮추는 방법에는 그레이 영상의 각 픽셀의 밝기 값에서 그레이 영상의 평균 밝기 값을 빼는 방법이 있다. 이와 다른 방법을 적용하여 그레이 영상의 전체 밝기를 낮추는 것도 가능하다.In order to prevent this phenomenon, it is preferable to perform adaptive binarization after lowering the overall brightness of the gray image. As a method of lowering the overall brightness of the gray image, there is a method of subtracting the average brightness value of the gray image from the brightness value of each pixel of the gray image. It is also possible to lower the overall brightness of the gray image by applying another method.

Blue 채널 이진화부(135)는 기포의 음영 영역을 추출하기 위하여 Blue 채널 영상을 이진화 한다. 이때 기포의 음영 영역을 보다 효과적으로 검출하기 위하여 Blue 채널의 평균 밝기 값 보다 큰 임계값을 적용하여 전역 이진화 하되 임계값 보다 큰 영역과 작은 영역의 밝기 값을 각각 0과 2550로 치환하여 기포 중심의 음영 영역을 흰색으로 표시할 수 있다. 다만 Blue 채널 영상에 대한 이진화 방법이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The blue channel binarization unit 135 binarizes the blue channel image in order to extract the shadow region of the bubble. At this time, in order to more effectively detect the shaded area of the bubble, a threshold value larger than the average brightness value of the blue channel is applied and global binarization is performed. The area can be displayed in white. However, the binarization method for the blue channel image is not necessarily limited thereto.

제1 예비 후보영역 추출부(136)는 Gray 영상 이진화부(134)에서 생성된 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통적인 부분을 추출하여 기포 가능성이 높은 밝은 띠 영역을 제1 예비 후보영역으로 추출한다.The first preliminary candidate region extraction unit 136 extracts a common part from the global binarization image and the adaptive binarization image generated by the Gray image binarization unit 134, and converts a bright band region with a high probability of bubbles as a first preliminary candidate region. extract

이때 제1 예비 후보영역 추출부(136)는 검출해야 하는 기포의 최소 크기, 최대 크기 등을 기준으로 필터링하여 밝은 띠를 포함하는 윤곽선을 표시하여 제1 예비 후보영역으로 라벨링 할 수 있다.In this case, the first preliminary candidate region extractor 136 may filter based on the minimum size, the maximum size, etc. of the bubble to be detected, and display the outline including the bright band to label it as the first preliminary candidate region.

제2 예비 후보영역 추출부(137)는 Blue 채널 이진화부(135)에서 생성된 이진화 영상에서 검출해야 하는 기포의 최소 크기, 최대 크기 등을 기준으로 필터링하여 기포 가능성이 높은 음영 영역을 제2 예비 후보영역으로 추출한다. 또한 음영을 포함하는 윤곽선을 표시하여 제2 예비 후보영역으로 라벨링 할 수 있다.The second preliminary candidate region extraction unit 137 filters based on the minimum size and the maximum size of bubbles to be detected in the binarized image generated by the blue channel binarization unit 135, and prepares a second preliminary shaded area with high bubble possibility. selected as a candidate area. In addition, an outline including a shadow may be displayed to label the second preliminary candidate area.

기포 후보영역 추출부(138)는 제1 예비 후보영역 추출부(136)와 제2 예비 후보영역 추출부(137)에서 각각 추출한 다수의 제1 예비 후보영역과 다수의 제2 예비 후보영역 중에서 다음 2가지 조건 중에서 적어도 하나를 만족하는 영역을 인공지능 기반의 분류기(140)에 입력할 최종 후보영역으로 추출한다.The bubble candidate region extraction unit 138 is configured to perform the following among the plurality of first preliminary candidate regions and the plurality of second preliminary candidate regions extracted by the first preliminary candidate region extraction unit 136 and the second preliminary candidate region extraction unit 137, respectively. A region satisfying at least one of the two conditions is extracted as a final candidate region to be input to the AI-based classifier 140 .

첫째, 음영의 반지름 보다 1.5배 큰 영역을 검사하여 검사 영역에 밝은 띠가 존재하면 최종 후보영역으로 추출한다.First, an area 1.5 times larger than the radius of shading is inspected, and if a bright band exists in the inspection area, it is extracted as a final candidate area.

둘째, 검출해야 하는 기포의 크기를 기준으로 설정된 기준 이상의 밝은 띠 영역은 최종 후보영역으로 추출한다.Second, a region with a bright band greater than the standard set based on the size of the bubble to be detected is extracted as a final candidate region.

이상에서 설명한 영상처리부(130)의 기능 중에서 일부 또는 전부는 메모리(120)에 저장되어 프로세서(110)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 제공될 수 있다. 또한 영상처리부(130)의 일부 또는 전부의 기능은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 하드웨어 형태로 제공될 수도 있고, 하드웨어와 소프트웨어가 통합된 형태로 제공될 수도 있다.Some or all of the functions of the image processing unit 130 described above may be provided in the form of a computer program stored in the memory 120 and executed by the processor 110 . In addition, some or all functions of the image processing unit 130 may be provided in the form of hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), or may be provided in an integrated form of hardware and software.

한편, 분류기(140)는 영상처리부(130)에서 추출한 다수의 최종 후보영역을 인공지능 기반의 영상 분석 모델로 분석하여 기포인지 여부를 최종적으로 판단한다.On the other hand, the classifier 140 analyzes the plurality of final candidate regions extracted by the image processing unit 130 using an artificial intelligence-based image analysis model to finally determine whether or not it is a bubble.

분류기(140)는, 도 7의 개략 구성도에 예시한 바와 같이, 영상 분석 모델(200), 후보영역 입력부(210), 분석결과 출력부(220), 모델 생성부(250) 등을 포함할 수 있다.The classifier 140 may include an image analysis model 200 , a candidate region input unit 210 , an analysis result output unit 220 , a model generation unit 250 , and the like, as illustrated in the schematic diagram of FIG. 7 . can

영상 분석 모델(200)은 영상처리부(130)에서 추출한 다수의 최종 후보영역의 영상이 입력되면 딥러닝 알고리즘을 수행하여 각각의 최종 후보영역이 기포 인지 여부를 판단한다.When images of a plurality of final candidate regions extracted from the image processing unit 130 are input, the image analysis model 200 performs a deep learning algorithm to determine whether each final candidate region is a bubble.

후보영역 입력부(210)는 영상처리부(130)에서 추출한 최종 후보영역의 영상을 영상 분석 모델(200)에 입력하기 적합한 영상으로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어 최종 후보영역의 영상을 32*32 픽셀의 그레이 스케일로 변환하여 입력할 수 있다. 후보영역 입력부(210)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.The candidate region input unit 210 serves to convert the image of the final candidate region extracted by the image processing unit 130 into an image suitable for input to the image analysis model 200 . For example, the image of the final candidate region may be converted into a gray scale of 32*32 pixels and input. The candidate region input unit 210 may be omitted in some cases.

분석결과 출력부(220)는 영상 분석 모델(200)의 분석결과를 프로세서(110)의 제어에 따라 디스플레이(180)로 출력하거나 통신부(190)를 거쳐 외부의 전자기기 또는 서버로 전송할 수 있다.The analysis result output unit 220 may output the analysis result of the image analysis model 200 to the display 180 under the control of the processor 110 or transmit it to an external electronic device or server through the communication unit 190 .

또한 분석결과 출력부(220)는 최종 후보영역으로 표시된 영역 중에서 기포로 판정된 영역을 검사자가 쉽게 알 수 있도록 다른 색상으로 표시하거나 다른 방식의 시각 효과를 출력할 수 있다.In addition, the analysis result output unit 220 may display a region determined to be a bubble among regions marked as the final candidate region in a different color or output a different visual effect so that the inspector can easily recognize the region.

모델생성부(250)는 임의의 가중치가 설정된 딥러닝 기반의 모델 아키텍처를 학습시켜 영상 분석 모델(2000)을 생성하는 역할을 한다.The model generator 250 plays a role in generating the image analysis model 2000 by learning the deep learning-based model architecture to which arbitrary weights are set.

딥러닝 기반의 모델 아키텍처는 도 8에 예시한 바와 같이 입력 레이어와 출력 레이어의 사이에 하나 이상의 히든 레이어(hidden layer)를 가지며, 반복 학습을 통해 임의의 제1 레이어의 노드(뉴런)와 제2 레이어의 노드(뉴런) 사이에 부여된 가중치([W]1,,,,,[W]n)를 최적값으로 갱신함으로써 출력값의 정확도를 향상시킬 수 있다.The deep learning-based model architecture has one or more hidden layers between the input layer and the output layer as illustrated in FIG. By updating the weight ([W]1,,,,,[W]n) given between nodes (neurons) of the layer to an optimal value, the accuracy of the output value can be improved.

딥러닝 기반의 모델 아키텍처는 예를 들어 ResNet50 일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The deep learning-based model architecture may be, for example, ResNet50, but is not necessarily limited thereto.

또한 모델생성부(250)는 데이터증폭부(252)와 모델학습부(254)를 포함할 수 있다. 데이터증폭부(252)는 다양한 필터링 요소를 적용하여 하나의 학습용 영상으로부터 밝기, 방향 등이 다른 다양한 학습용 영상을 생성할 수 있다.In addition, the model generating unit 250 may include a data amplifying unit 252 and a model learning unit 254 . The data amplifying unit 252 may generate various learning images having different brightness and direction from one learning image by applying various filtering factors.

또한 모델학습부(254)는 도 9에 예시한 바와 같이 다양한 학습용 영상 세트를 모델 아키텍처의 입력단으로 입력하여 출력값을 산출하고, 역전파 알고리즘을 이용하여 가중치를 갱신하는 과정을 반복하여 모델 아키텍처를 학습시킴으로써 영상 분석 모델(200)을 생성할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 9 , the model learning unit 254 inputs various training image sets to the input end of the model architecture, calculates an output value, and repeats the process of updating the weights using a backpropagation algorithm to learn the model architecture. By doing so, the image analysis model 200 can be generated.

또한 모델학습부(254)는 기포 검출의 정확도를 높이기 위하여 기포 검출 장치에서 사용 중인 영상 분석 모델(200)을 주기적으로 학습시킬 수 있다.In addition, the model learning unit 254 may periodically learn the image analysis model 200 being used in the bubble detection apparatus in order to increase the accuracy of bubble detection.

한편, 기포 검출의 정확도를 높이기 위해서는 학습용 영상을 다양한 클래스로 분류하여 제공하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to increase the accuracy of bubble detection, it is preferable to classify the training images into various classes and provide them.

예를 들어 도 9에 예시한 바와 같이, 기포에 대한 학습용 영상(a)은 둥근 형상의 기포 영상을 주로 포함하는 제1 클래스와 반도체 칩의 리드 사이에 주로 발생하는 이빨 형상의 기포 영상을 주로 포함하는 제2 클래스로 분류하여 제공할 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 9 , the learning image (a) for the bubble mainly includes a tooth-shaped bubble image that occurs mainly between the lead of the semiconductor chip and the first class mainly containing a round bubble image. It can be provided by classifying it into a second class.

또한 기포가 아닌 것에 대한 학습용 영상(b)은 칩 리드 영상을 포함하는 클래스, 숫자 영상을 포함하는 클래스, 기타 클래스 등과 같이 더 많은 개수로 분류하여 제공할 수 있다.In addition, the learning image (b) for non-bubbles may be provided by classifying a larger number such as a class including a chip lead image, a class including a numeric image, and other classes.

한편 이와 같이 다양한 클래스의 학습용 영상을 제공하면, 영상 분석 모델(200)은 입력된 최종 후보영역에 대해 단순히 기포인지 여부만을 판단하는데 그치지 않고 최종 후보영역이 기포, 리드, 숫자 중에서 어디에 해당하는지 여부를 분류할 수도 있다.On the other hand, when various classes of learning images are provided as described above, the image analysis model 200 not only determines whether the input final candidate region is a bubble, but also determines whether the final candidate region corresponds to a bubble, a lead, or a number. can also be classified.

분류기(140)의 이러한 기능 중에서 일부 또는 전부는 메모리(120)에 저장되어 프로세서(110)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 제공될 수 있다. 또한 분류기(140)의 일부 또는 전부의 기능은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 하드웨어 형태로 제공될 수도 있고, 하드웨어와 소프트웨어가 통합된 형태로 제공될 수도 있다.Some or all of these functions of the classifier 140 may be provided in the form of a computer program stored in the memory 120 and executed by the processor 110 . In addition, some or all functions of the classifier 140 may be provided in the form of hardware such as an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or may be provided in a form in which hardware and software are integrated.

이하에서는 도 10의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 검출 방법을 설명한다.Hereinafter, a bubble detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 10 .

먼저, 검사자는 검사대상 기판(50)을 기판 안치대(60)에 올려 놓고 카메라(150)를 이용하여 기판(50)을 촬영한다. 이때 검사 영역을 지정해서 촬영할 수도 있고 기판(50) 전체를 촬영할 수도 있다. First, the inspector places the inspection target substrate 50 on the substrate mounting table 60 and uses the camera 150 to photograph the substrate 50 . At this time, the inspection area may be designated and photographed, or the entire substrate 50 may be photographed.

또한 카메라(150)로 촬영할 때는, UV조명(160)을 다양한 조도로 변경해가면서 도 11에 예시한 바와 같이 다수의 영상을 획득할 수도 있다. (ST11, ST12)Also, when photographing with the camera 150, a plurality of images may be acquired as illustrated in FIG. 11 while changing the UV light 160 to various illuminances. (ST11, ST12)

이어서, 도 12에 예시한 바와 같이, 촬영된 기판 영상에서 기포를 검사할 검사영역을 선택한다. 만일 촬영단계에서 검사영역을 정확하게 촬영하였다면 이러한 선택 절차는 생략될 수 있다. (ST13)Then, as illustrated in FIG. 12 , an inspection area to be inspected for air bubbles is selected from the photographed substrate image. If the inspection area is accurately photographed in the photographing step, this selection procedure may be omitted. (ST13)

이어서 도 13에 예시한 바와 같이, 검사영역의 컬러 영상으로부터 Blue 채널 영상을 추출하는 한편 Gray 영상을 생성한다. Gray 영상은 예를 들어 검사영역의 컬러 영상에서 추출한 Red 채널과 Green 채널의 밝기 값을 평균하여 생성할 수도 있고, 이와 다른 방법으로 생성할 수도 있다. (ST14)Next, as illustrated in FIG. 13 , a blue channel image is extracted from the color image of the inspection area while a gray image is generated. The gray image may be generated, for example, by averaging the brightness values of the red channel and the green channel extracted from the color image of the inspection area, or may be generated by another method. (ST14)

이어서 기포의 밝은 띠 영역을 추출하기 위하여 Gray 영상을 이진화 한다. 이때 도 14(a) 및 도 14(b)에 예시한 바와 같이, Gray 영상에 대해 히스토그램을 이용하여 Otsu 임계값을 적용하는 전역 이진화 과정과 적응적 이진화 과정을 함께 수행하여 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상을 함께 생성할 수 있다.Then, the gray image is binarized to extract the bright band region of the bubble. At this time, as illustrated in FIGS. 14(a) and 14(b), the global binarization process and the adaptive binarization process for applying the Otsu threshold value using a histogram to the Gray image are performed together and the global binarization image and the adaptive binarization process are performed together. A binarized image can be created together.

한편 적응적 이진화 과정에서는 실제 기포의 밝은 띠 영역이 누락되는 것을 방지하기 위하여, Gray 영상의 각 픽셀의 밝기 값에서 Gray 영상의 평균 밝기 값을 빼는 방식을 적용하여 전체 밝기를 낮춘 이후에 적응적 이진화를 진행할 수 있다. (ST15, ST16)Meanwhile, in the adaptive binarization process, in order to prevent omission of the bright band region of the actual bubble, adaptive binarization is performed after lowering the overall brightness by applying the method of subtracting the average brightness value of the gray image from the brightness value of each pixel of the gray image. can proceed. (ST15, ST16)

이어서 도 15에 예시한 바와 같이, Bitwise AND 연산을 적용하여 Gray 영상으로부터 생성한 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통 부분을 추출한다. Next, as illustrated in FIG. 15 , a common part is extracted from the global binarized image and the adaptive binarized image generated from the gray image by applying a bitwise AND operation.

이어서 도 16에 예시한 바와 같이, 검출해야 하는 기포의 최소 크기, 최대 크기 등을 기준으로 필터링하여 기포의 밝은 띠를 포함하는 윤곽선을 제1 예비 후보영역으로 추출하고 라벨링 한다. (ST17, ST18)Subsequently, as illustrated in FIG. 16 , the outline including the bright band of the bubble is extracted and labeled as the first preliminary candidate area by filtering based on the minimum size, the maximum size, etc. of the bubble to be detected. (ST17, ST18)

이어서 기포의 음영 영역을 추출하기 위하여 도 17에 예시한 바와 같이, Blue 채널 영상을 이진화 한다. 이때 기포의 음영 영역을 보다 효과적으로 검출하기 위하여 Blue 채널의 평균 밝기 값 보다 큰 임계값을 적용하여 전역 이진화 할 수 있다. (ST19)Then, as illustrated in FIG. 17 , the blue channel image is binarized in order to extract the shadow region of the bubble. In this case, in order to more effectively detect the shadow region of the bubble, a threshold value larger than the average brightness value of the blue channel may be applied to perform global binarization. (ST19)

이어서 도 18에 예시한 바와 같이, Blue 채널 영상에서 생성된 이진화 영상에서 검출해야 하는 기포의 최소 크기, 최대 크기 등을 기준으로 필터링하여 기포의 음영을 포함하는 윤곽선을 제2 예비 후보영역으로 추출하고 라벨링 한다. (ST20)Then, as illustrated in FIG. 18, the outline including the shadow of the bubble is extracted as a second preliminary candidate region by filtering based on the minimum size and maximum size of the bubble to be detected in the binarized image generated from the blue channel image, and label it. (ST20)

이어서 기포의 밝은 띠 영역에 대응하는 제1 예비 후보영역과 기포의 음영 영역에 대응하는 제2 예비 후보영역의 정보를 통합하여 분류기(140)에 입력할 최종 후보영역을 도 19에 예시한 바와 같이 추출한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 19 , the final candidate region to be input to the classifier 140 by integrating information on the first preliminary candidate region corresponding to the bright band region of the bubble and the second preliminary candidate region corresponding to the shadow region of the bubble is illustrated in FIG. extract

이때 음영의 반지름 보다 1.5배 큰 영역을 검사하여 검사 영역에 밝은 띠가 존재하면 최종 후보영역으로 추출할 수 있다. 또한 검출해야 하는 기포의 크기를 기준으로 설정된 기준 이상의 밝은 띠 영역은 최종 후보영역으로 추출할 수 있다. (ST21)At this time, an area that is 1.5 times larger than the radius of the shadow is inspected, and if there is a bright band in the inspection area, it can be extracted as a final candidate area. In addition, a region with a bright band greater than a standard set based on the size of the bubble to be detected can be extracted as a final candidate region. (ST21)

이어서 추출된 최종 후보영역의 각 영상을 분류기(140)에 입력하여 딥러닝 기반의 영상 분석 모델(200)을 통해 기포인지 여부를 분석한다. 이때 최종 후보영역의 각 영상은 소정의 크기로 스케일링 하는 등의 전처리를 거친 후에 영상 분석 모델(200)로 순차적으로 입력될 수 있다.Then, each image of the extracted final candidate region is input to the classifier 140 to analyze whether it is a bubble through the deep learning-based image analysis model 200 . In this case, each image of the final candidate region may be sequentially input to the image analysis model 200 after pre-processing such as scaling to a predetermined size.

영상 분석 모델(200)은 최종 후보영역의 영상이 순차적으로 입력되면 학습된 알고리즘을 실행하여 각 후보영역이 기포인지 여부에 대한 결과값을 출력한다.When the images of the final candidate regions are sequentially input, the image analysis model 200 executes the learned algorithm and outputs a result value as to whether each candidate region is a bubble.

출력된 결과값은 기포 검출 장치(100)의 디스플레이(180)를 통해 표시된다. 예를 들어 검사 영역의 최종 후보영역마다 기포 여부에 대한 식별 표시가 출력될 수 있다. (ST22)The output result value is displayed through the display 180 of the bubble detection apparatus 100 . For example, an identification mark indicating whether a bubble is present may be output for each final candidate region of the inspection region. (ST22)

분류기(140)가 입력된 모든 기포 후보 영상에 대한 결과값을 출력하면, 프로세서(110)는 해당 기판(50)에 대한 기포 검사가 종료되었음을 디스플레이(180) 등을 통해 출력하여 기판(50)의 반출을 요청할 수 있다.When the classifier 140 outputs the result values for all the inputted bubble candidate images, the processor 110 outputs through the display 180 that the bubble inspection for the corresponding substrate 50 has been completed through the display 180 or the like. You can request a withdrawal.

한편, 도 10에는 ST15 내지 ST18의 과정을 수행한 후에 ST19 내지ST20의 과정을 수행하는 것으로 나타나 있으나 이는 예시에 불과하다. 따라서 두 과정을 이와 반대 순서로 진행할 수도 있고 동시에 진행할 수도 있다.On the other hand, although it is shown that the process of ST19 to ST20 is performed after performing the process of ST15 to ST18 in FIG. 10, this is only an example. Therefore, the two processes may be performed in the reverse order or may be performed simultaneously.

한편 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 기포 검출 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.Meanwhile, the bubble detection method according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable recording medium.

이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 관련 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.In this case, the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, SSD 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. It may include at least one of optical media (Magneto-Optical Media), ROM (ROM), RAM (RAM), flash memory, SSD, and the like.

또한 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. In addition, the program instructions may include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those generated by a compiler.

또한 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 앞서 설명한 실시예에 한정되지 않고 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be implemented with various modifications or modifications in a specific application process, and the modified or modified embodiments are also described in the following claims. If it includes the technical spirit of the present invention disclosed in, it will be natural to fall within the scope of the present invention.

50: 기판 60: 기판 안치대 100: 기포 검출 장치
101: 제어부 109: 버스 110: 프로세서
120: 메모리 130: 영상처리부 131: 검사영역선택부
132: 채널추출부 133: 노이즈 필터링부 134: Gray 영상 이진화부
135: Blue 채널 이진화부 136: 제1 예비 후보영역 추출부
137: 제2 예비 후보영역 추출부 138: 최종 후보영역 추출부
140: 분류기 150: 카메라 152: 카메라 이송수단
160: 조명 170: 입력부 180: 디스플레이
190: 통신부 200: 영상 분석 모델 210: 후보영역 입력부
220: 분석결과 출력부 250: 모델생성부 252: 데이터 증폭부
254: 모델 학습부
50: substrate 60: substrate mounting base 100: bubble detection device
101: control unit 109: bus 110: processor
120: memory 130: image processing unit 131: inspection area selection unit
132: channel extraction unit 133: noise filtering unit 134: gray image binarization unit
135: Blue channel binarization unit 136: First preliminary candidate region extraction unit
137: second preliminary candidate region extraction unit 138: final candidate region extraction unit
140: classifier 150: camera 152: camera transport means
160: lighting 170: input unit 180: display
190: communication unit 200: image analysis model 210: candidate region input unit
220: analysis result output unit 250: model generation unit 252: data amplification unit
254: model training unit

Claims (11)

컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 방법에 있어서,
기판을 촬영하여 검사영역 영상을 획득하는 단계;
검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 생성하는 단계;
그레이 영상과 블루 채널 영상을 각각 이진화 하고, 그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 한편 블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 단계;
제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하는 단계;
최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델에 입력하여 기포인지 여부를 판단하는 단계
를 포함하되,
그레이 영상을 이진화 하는 과정은, 그레이 영상의 밝기 값 히스토그램으로부터 산출된 임계값을 적용하는 전역 이진화 과정과, 그레이 영상의 밝기 값을 낮춘 후에 진행하는 적응적 이진화 과정을 포함하고,
Bitwise AND 연산을 적용하여 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통된 부분을 제1 예비 후보영역으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 방법
A method for detecting air bubbles in a conformally coated substrate (PCB), the method comprising:
acquiring an inspection area image by photographing the substrate;
generating a gray image and a blue channel image from the inspection area image;
The gray image and the blue channel image are respectively binarized, and the first preliminary candidate region corresponding to the bright band of the bubble is extracted from the binarized image of the gray image, while the second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image. extracting;
extracting an area satisfying a setting condition from the first preliminary candidate area and the second preliminary candidate area as a final candidate area;
Determining whether it is a bubble by inputting the image of the final candidate region into the deep learning image analysis model
including,
The process of binarizing a gray image includes a global binarization process of applying a threshold value calculated from a histogram of a brightness value of the gray image, and an adaptive binarization process performed after lowering the brightness value of the gray image,
A bubble detection method characterized by extracting a common part from the global binarized image and the adaptive binarized image as a first preliminary candidate region by applying a bitwise AND operation
제1항에 있어서,
그레이 영상은 검사영역의 각 픽셀마다 Red 채널의 밝기 값과 Green 채널의 밝기 값을 평균하여 생성하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 방법
According to claim 1,
The gray image is generated by averaging the brightness value of the red channel and the brightness value of the green channel for each pixel in the inspection area.
삭제delete 제1항에 있어서,
그레이 영상의 각 픽셀의 밝기 값에서 그레이 영상의 전체 밝기 값을 빼서 그레이 영상의 밝기 값을 낮춘 후에 적응적 이진화 과정을 진행하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 방법
According to claim 1,
A bubble detection method characterized in that the adaptive binarization process is performed after lowering the brightness value of the gray image by subtracting the total brightness value of the gray image from the brightness value of each pixel of the gray image
제1항에 있어서,
블루 채널 영상을 이진화 하는 과정에서는 블루 채널의 평균 밝기 값 보다 큰 임계값을 적용하여 전역 이진화 하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 방법
According to claim 1,
In the process of binarizing the blue channel image, a bubble detection method characterized in that global binarization is performed by applying a threshold value greater than the average brightness value of the blue channel.
컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 방법에 있어서,
기판을 촬영하여 검사영역 영상을 획득하는 단계;
검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 생성하는 단계;
그레이 영상과 블루 채널 영상을 각각 이진화 하고, 그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 한편 블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 단계;
제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하되, 제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역 중에서, 음영의 반지름 보다 1.5배 큰 영역을 검사하여 검사 영역에 밝은 띠가 존재하거나 밝은 띠 영역의 크기가 설정 기준보다 크면 최종 후보영역으로 추출하는 단계;
최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델에 입력하여 기포인지 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 기포 검출 방법.
A method for detecting air bubbles in a conformally coated substrate (PCB), the method comprising:
acquiring an inspection area image by photographing the substrate;
generating a gray image and a blue channel image from the inspection area image;
The gray image and the blue channel image are respectively binarized, and the first preliminary candidate region corresponding to the bright band of the bubble is extracted from the binarized image of the gray image, while the second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image. extracting;
An area satisfying the set condition from the first preliminary candidate area and the second preliminary candidate area is extracted as a final candidate area, and an area 1.5 times larger than the radius of the shadow is inspected among the first and second preliminary candidate areas. extracting as a final candidate region if a bright band exists in the inspection region or the size of the bright band region is larger than a set criterion;
Determining whether it is a bubble by inputting the image of the final candidate region into the deep learning image analysis model
A bubble detection method comprising a.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 기포 검출 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium in which a program for implementing the bubble detection method of any one of claims 1, 2, and 4 to 6 is recorded. 컨포멀 코팅된 기판(PCB)에서 기포를 검출하는 장치에 있어서,
카메라를 통해 획득한 검사영역 영상으로부터 그레이(Gray) 영상과 블루(Blue) 채널 영상을 각각 생성하는 채널추출부;
그레이 영상을 이진화 하는 그레이 영상 이진화부;
블루 채널 영상을 이진화 하는 블루 채널 이진화부;
그레이 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 밝은 띠에 대응하는 제1 예비 후보영역을 추출하는 제1 예비 후보영역 추출부;
블루 채널 영상의 이진화 영상으로부터 기포의 음영에 대응하는 제2 예비 후보영역을 추출하는 제2 예비 후보영역 추출부;
제1 예비 후보영역과 제2 예비 후보영역에서 설정 조건을 만족하는 영역을 최종 후보영역으로 추출하는 기포 후보영역 추출부;
기포 후보영역 추출부에서 추출된 최종 후보영역의 영상을 딥러닝 영상 분석 모델로 분석하여 기포인지 여부를 판단하는 분류기
를 포함하되,
상기 그레이 영상 이진화부는, 그레이 영상의 밝기 값 히스토그램으로부터 산출된 임계값을 적용하는 전역 이진화와, 그레이 영상의 밝기 값을 낮춘 후에 진행하는 적응적 이진화를 수행하고,
상기 제1 예비 후보영역 추출부는, Bitwise AND 연산을 적용하여 전역 이진화 영상과 적응적 이진화 영상에서 공통된 부분을 제1 예비 후보영역으로 추출하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 장치.
An apparatus for detecting air bubbles in a conformally coated substrate (PCB), the apparatus comprising:
a channel extractor for generating a gray image and a blue channel image from the inspection area image acquired through the camera, respectively;
a gray image binarization unit that binarizes a gray image;
a blue channel binarization unit that binarizes a blue channel image;
a first preliminary candidate region extracting unit for extracting a first preliminary candidate region corresponding to a bright band of a bubble from a binarized image of a gray image;
a second preliminary candidate region extracting unit for extracting a second preliminary candidate region corresponding to the shadow of the bubble from the binarized image of the blue channel image;
a bubble candidate region extraction unit for extracting, as a final candidate region, a region satisfying a set condition from the first preliminary candidate region and the second preliminary candidate region;
A classifier that analyzes the image of the final candidate region extracted by the bubble candidate region extraction unit with a deep learning image analysis model to determine whether it is a bubble
including,
The gray image binarization unit performs global binarization by applying a threshold value calculated from the histogram of the brightness value of the gray image, and adaptive binarization which proceeds after lowering the brightness value of the gray image,
and the first preliminary candidate region extraction unit extracts a common part from the global binarized image and the adaptive binarized image as a first preliminary candidate region by applying a bitwise AND operation.
제8항에 있어서,
상기 채널추출부는, 검사영역 영상의 각 픽셀마다 Red 채널의 밝기 값과 Green 채널의 밝기 값을 평균하여 그레이 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 장치
9. The method of claim 8,
The channel extractor is configured to generate a gray image by averaging the brightness value of the red channel and the brightness value of the green channel for each pixel of the inspection area image.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 블루 채널 이진화부는, 블루 채널의 평균 밝기 값 보다 큰 임계값을 적용하여 전역 이진화 하는 것을 특징으로 하는 기포 검출 장치.
9. The method of claim 8,
The blue channel binarization unit, the bubble detection apparatus, characterized in that the global binarization by applying a threshold value greater than the average brightness value of the blue channel.
KR1020200062918A 2019-12-06 2020-05-26 Method and apparatus for bubble detection in conformal coated PCB and computer readable recording medium thereof KR102384771B1 (en)

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