KR102528464B1 - 비전 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈의 결함을 검사하기 위한 렌즈 비전 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은 투명체로 이루어진 검사 대상물을 촬영하는 카메라부; 상기 검사 대상물을 사이에 두고 카메라부와 반대편에 마련되고 상기 검사 대상물을 향해 광원을 조사하는 백라이트부를 포함하고, 상기 백라이트부로부터 조사되는 광원은 상기 검사 대상물을 투과하는 투과광이며, 상기 카메라부가 의해 상기 투과광을 촬영하여 획득한 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 결함 여부를 검사하는 비전 검사 장치가 제공될 수 있다.

Description

비전 검사 장치{Vision Inspecting Apparatus}
본 발명은 투명한 렌즈의 결함을 검사하기 위한 비전 검사 장치에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라, 카메라 폰, 웹 카메라 등이 소형화 및 박형화되어 카메라 모듈의 크기가 점점 줄어들고 있다. 이처럼 카메라 모듈이 소형화되면서 기존의 구면 렌즈 대신 비구면 렌즈의 수요가 크게 증대되고 있다.
한편, 카메라 모듈에 구비되는 렌즈의 성형 제조시, 렌즈의 결합 유무 또는 이물질이 포함되었는지 여부를 검사할 필요가 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 비전 검사 장치는 검사 대상물(30)을 광원부(20)에서 조사하고, 카메라부(10)에서 촬영하여 영상 이미지를 획득하는데, 검사 대상물(30)로부터 반사되는 광원을 통해 영상 이미지를 획득하게 된다.
따라서, 광원부(20)에서 조사되는 광원이 검사 대상물(30)에 조사되어 반사시 난반사로 인해 검사 대상물(30)의 정확한 영상 이미지 획득이 어렵고, 검사 대상물(30)의 경계면의 크랙 등의 검사가 불가능할 수 있다.
이에 본 발명은 투명한 검사 대상물을 보다 신속하고 정확하게 비전 검사를 수행할 수 있는 비전 검사 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은 투명체로 이루어진 검사 대상물을 촬영하는 카메라부; 상기 검사 대상물을 사이에 두고 카메라부와 반대편에 마련되고 상기 검사 대상물을 향해 광원을 조사하는 백라이트부를 포함하고, 상기 백라이트부로부터 조사되는 광원은 상기 검사 대상물을 투과하는 투과광이며, 상기 카메라부가 의해 상기 투과광을 촬영하여 획득한 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 결함 여부를 검사하는 비전 검사 장치가 제공될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 투명체의 검사 대상물의 결함 여부를 판별하기 위한 비전 검사 장치로서, 검사 대상물의 후방에 백라이트부를 마련하고, 검사 대상물의 전방에 카메라부를 마련하여 검사 대상물을 투과하는 백라이트부의 투과광을 촬영함으로써 검사 대상물의 결함 유무를 보다 정확하게 검사할 수 있다.
본 발명은 검사 대상물의 주변에 백라이트부의 광원이 분산되지 않도록 차단해주는 차단 부재를 구비하여 검사 대상물의 영상 이미지 획득율을 높일 수 있고, 그에 따라 검사 대상물의 결함을 더욱 정확하게 검사할 수 있다.
본 발명은 검사 대상물을 정지한 상태에서 비전 검사를 수행하거나 또는 검사 대상물을 이송시키면서 비전 검사를 수행할 수 있다.
검사 대상물을 이송하면서 비전 검사를 수행하는 경우에는, 백라이트부의 상부에 소정 면적을 가지고 백라이트부의 광원이 통과되도록 하는 하나 이상의 슬릿부를 가지는 슬릿 부재를 통해 구현할 수 있다.
도 1은 일반적인 비전 검사 장치의 카메라부 및 광원부에 의해 검사 대상물을 검사하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 비전 검사 장치에 의해 검사 대상물을 검사하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 비전 검사 장치의 개념도이다.
도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 비전 검사 장치에 의해 촬영된 영상 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 복수의 비전 검사 장치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비전 검사 장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비전 검사 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비전 검사 장치의 슬릿 부재와 검사 대상물을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 비전 검사 장치에 의해 검사 대상물을 검사하는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 비전 검사 장치는 카메라부(10), 광원부(20)를 포함하고, 검사 대상물(40)은 투명체로서, 예를 들어 카메라에 구비되는 렌즈일 수 있다.
비전 검사에서 일반적으로 사용되는 기존의 링 조명을 사용하면 카메라부가 렌즈에서 반사된 빛을 촬영할 수 있지만, 검사 대상물로서 렌즈는 투명체이므로 카메라부에서 잘 보이지 않는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명은 검사 대상물의 반사광을 촬영하는 것보다 투과광을 촬영하여 검사 정확도를 높일 수 있다. 검사 대상물이 없는 제1 상태에서 본 발명의 카메라부가 조명 또는 백라이트부와 대면되면 카메라부에는 조명 또는 백라이트부를 촬영한 제1 영상 이미지가 촬영될 수 있다. 조명 또는 백라이트부 위에 검사 대상물로서 렌즈를 올려놓은 제2 상태에서 카메라부가 렌즈 및 백라이트부를 촬영하면 제2 영상 이미지가 촬영될 수 있다. 제1 영상 이미지에 비하여 제2 영상 이미지는 렌즈가 조명을 차단한 상황이므로 렌즈를 투과한 광과 렌즈를 투과하지 않은 조명의 직사광이 촬영될 수 있다. 조명의 직사광이 촬영된 부분보다 렌즈를 투과한 광을 촬영한 부분은 더 어둡게 보일 수 있다. 렌즈에 결함이나 이물질이 포함된 경우, 결함이나 이물질은 렌즈보다 더 어둡게 보일 수 있다. 본 발명은 이러한 원리를 이용하여 렌즈의 결함 또는 이물질을 검출할 수 있다.
조명을 렌즈가 차단하고 카메라가 조명과 대면되면 렌즈를 투과한 광을 촬영할 수 있고, 명암의 차이에 의하여 백라이트부에 대한 영상 이미지와 렌즈의 영상 이미지를 구별할 수 있다. 또한, 렌즈의 영상 이미지와 결함 또는 이물질의 영상 이미지를 구별할 수 있다. 카메라부는 렌즈를 투과한 빛을 촬영하고 이물질은 광을 차단하는 수단이므로 광의 큰 변화를 유발하고 이미지 처리시 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 검사 대상물(40)은 투명체로서 렌즈 또는 유리가 될 수 있다. 광원부(20)에서 조사되는 광원이 투과될 수 있다. 따라서, 투명체인 검사 대상물(40) 단독으로 촬영하는 경우에는 정확한 영상 이미지를 획득하기 어려울 수 있다.
도 3은 본 발명의 렌즈 비전 검사 장치의 개념도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 카메라부(10), 검사 대상물(40)의 하부에 광원을 조사하는 백라이트부(50)를 포함할 수 있다.
백라이트부(50)에서 조사되는 광원은 검사 대상물(40)을 투과할 수 있고, 이러한 투과광을 카메라부(10)에서 촬영하여 영상 이미지를 획득할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 검사 대상물(40)의 여러가지 결함 상태를 정확하게 검사할 수 있다.
도 4의 (a)는 검사 대상물(40)에 크랙이 발생한 경우, (b)는 도트(dots)가 형성된 경우, (c)는 파티클(particle)이 발생한 경우, (d)는 ?y(chop)이 발생한 경우를 촬영한 것이다.
도 5를 참조하면, 복수의 스테이지별로 복수의 카메라부(10)와 백라이트부(50)를 마련할 수 있다. 결함이나 이물질의 종류에 따라 여러 조건의 조명을 만들고 검사 상황에 적합한 스테이지를 선택할 수 있다. 각 스테이지별로 최적 검출할 수 있는 결함이나 이물질의 종류를 선택하고 그에 최적화된 조명 조건을 형성할 수 있다.
복수의 스테이지는 예를 들어 제1 스테이지(S1), 제2 스테이지(S2)로 이루어질 수 있고, 제1 스테이지(S1)에는 제1 카메라부(11)과 제1 백라이트부(51)를 포함할 수 있다. 제2 스테이지(S2)는 제2 카메라부(12)와 제2 백라이트부(52)를 포함할 수 있다. 제1 스테이지(S1) 및 제2 스테이지(S2)는 조명 조건이 다를 수 있고, 각 스테이지별로 조명 조건은 각 스테이지별로 설정된 검사 항목에 맞춤형으로 달라질 수 있다.
예를 들어 검사 항목을 두 그룹을 구분한 경우, 모든 검사 항목을 검사하기 위하여 검사 대상물(40)은 제1 스테이지(S1)와 제2 스테이지(S2)를 거쳐서 검사가 진행될 수 있다. 제1 스테이지(S1)와 제2 스테이지(S2)에서는 검사할 검사 대상물(40)의 결함 항목을 달리할 수 있다.
즉, 제1 스테이지(S1)에서는 검사 대상물(40)에서 형성되는 크랙, 도트, 파티클, ?y(chop)(breakage)중 적어도 어느 하나의 결함 항목이 검사될 수 있고, 제2 스테이지(S2)에서는 검사 대상물(40)의 적어도 어느 하나의 결함 항목을 제외한 나머지 결함 항목중 어느 하나가 검사될 수 있다.
다시 말해서, 본 발명은 검사 대상물(40)의 결함 항목별로 복수의 스테이지를 구성하여 비전 검사를 위한 영상 이미지를 획득할 수 있고, 그에 따라 보다 정확한 결함 검사가 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
[제1 실시 예]
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 비전 검사 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 비전 검사 장치(1)는 카메라부(100), 검사 대상물(40)을 향해 광원을 조사하는 백라이트부(200)를 포함할 수 있다.
카메라부(100)는 렌즈부(110)를 구비하고, 렌즈부(110)를 통해 검사 대상물(40)을 촬영하여 크랙, 스크래치, 이물질, 찍힘 등을 검사할 수 있다.
또한, 본 발명은 백라이트부(200)외에 검사 대상물(40)에 입사되는 다른 광을 차단하는 차단 부재(300)를 갖출 수 있다.
차단 부재(300)는 그 내부에 공간부(310)가 형성될 수 있고, 빛이 투과되지 않는 불투명 재질로 이루어질 수 있으며, 백라이트부(200)로부터 나오는 광원이 외부로 분산되지 않고 소정의 범위로 제한되게 할 수 있다.
카메라부(100)에 의해 촬영된 영상 이미지는 비전 처리부(400)에 전달되어서 불량 여부를 판별할 수 있다.
검사 대상물(40)은 예컨대 투명체의 성형 렌즈일 수 있다. 투명체를 촬영한 카메라부(100)는 검사 대상물(40)에 대한 영상 이미지 획득율이 저하될 수 있다.
따라서, 검사 대상물(40)의 검사 정확도를 높이기 위해서는 투명체의 검사 대상물(40)에 대한 영상 이미지 획득율을 높일 수 있는 수단이 강구되어야 한다.
본 발명은 검사 대상물(40)에서 반사되는 빛이 아닌 투과되는 빛을 촬영하여 영상 이미지 획득율을 높일 수 있다.
즉, 카메라부(100)는 검사 대상물(40)을 촬영하지만, 실제로는 검사 대상물(40)의 후면에 마련된 조명인 백라이트부(200)를 촬영하는 것일 수 있다.
더욱이, 본 발명은 검사 대상물(40)의 주변에 차단 부재(300)를 마련하고, 차단 부재(300)를 통해 백라이트부(200)에서 나오는 광원의 범위를 제한할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 차단 부재(300)에 의해 제한된 범위에서 검사 대상물(40)을 촬영하고, 백라이트부(200)에서 나오는 광원이 사방으로 분산되지 않고 촬영하게 된다. 따라서, 마치 아무것도 없는 하얀 배경 부분에 검사 대상물(40)이 존재하는 것과 같아서, 검사 대상물(40)에 대한 영상 이미지를 보다 정확하게 획득할 수 있다.
검사 대상물의 주변에는 백라이트부를 통해 조사되는 광원이 사방으로 분산되지 않도록 차단해주는 차단 부재가 마련될 수 있다.
한편, 차단 부재(300)를 설치한 경우, 백라이트부를 오프시키면 카메라부의 영상 이미지에는 검사 대상물이 촬영되지 않을 수 있고, 백라이트부를 온시키면 카메라부의 영상 이미지에는 검사 대상물의 투과광이 촬영될 수 있다.
다시 말해서, 카메라부(100)는 검사 대상물(L)을 촬영하는 것이 아니라, 검사 대상물(40)을 투과하는 백라이트부(20)에서 나오는 광원을 촬영할 수 있다. 백라이트부(200)에 놓여진 검사 대상물(L)에 이물질, 또는 크랙 등과 같은 결함 부분이 발생하면, 백라이트부(200)의 광원이 검사 대상물(40)의 결함 부분을 제대로 투과하지 못하므로, 카메라부(100)에 의해 촬영되는 결함은 어두운 부분으로 나오게 되어 결함 유무를 정확하게 판별할 수 있다.
[제2 실시 예]
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비전 검사 장치를 나타낸 개략도로서, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비전 검사 장치(2)는 제1 실시 예와 마찬가지로, 카메라부(100), 검사 대상물(40)을 향해 광원을 조사하는 백라이트부(200)를 포함할 수 있다.
백라이트부에서 조사하는 광은 직선 형태로 연장되는 광일 수 있다. 직선 형태의 광을 검사 대상물에 스캔하여 카메라부의 영상 이미지를 획득하면 더욱 정확한 결함을 검출할 수 있다. 제1 시점의 영상 이미지에는 제1 위치에 있는 직선 광만 촬영될 수 있다. 제2 시점의 영상 이미지에는 제2 위치에 있는 직선 광만 촬영될 수 있다. 제1 시점에서 비전 처리부는 제1 위치의 직선 광을 촬영한 영상 이미지를 보고 결함이 없는 상태인지 결함이 있는지 영상 처리 자원을 집중할 수 있다. 제2 시점에서, 비전 처리부는 다른 부분은 무시하고 제2 위치의 직선 광에만 영상 처리 자원을 집중할 수 있다. 정상 이미지와 결함 이미지는 룩업 테이블에 저장되어 있으며, 비전 처리부는 룩업 테이블에서 비교 처리를 통하여 정상 또는 결함 유무를 판별할 수 있다. 비전 처리부에서 관심갖는 영상 이미지는 국부에 집중되므로 연산 처리 속도가 향상될 수 있고, 결함 검출 정확도가 향상될 수 있다.
직선 형태로 연장되는 광을 만들기 위하여, 백라이트부(200)의 상부에는 백라이트부(200)의 광원이 통과되는 하나 이상의 슬릿(510)이 형성된 슬릿 부재(500)가 마련될 수 있다.
도 8을 참조하면, 슬릿 부재(50)는 슬릿(510)을 제외한 나머지 부분은 모두 광원을 통과시키지 못하는 차단부(54)로 이루어진 구조일 수 있고, 불투명 재질로 이루어질 수 있다.
또한 검사 대상물(40)은 고정된 상태의 슬릿 부재(500) 위에서 이송되게 마련될 수 있다. 따라서, 검사 대상물(L)을 이송하기 위한 이송 수단이 강구될 수 있다. 직선 광이 이동하면서 여러 시간에 걸쳐 검사 대상물 전체를 촬영할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 비전 검사 장치(2)는 검사 대상물(40) 또는 직선 광을 이동시키면서 카메라부(100)에 의해 슬릿부(510)을 통해 나오는 광원이 투명체의 검사 대상물(40)을 투과한 투과광을 촬영하면, 검사 대상물(40)의 결함 유무를 확인할 수 있다.
또한, 슬릿 부재(500)는 제한된 면적의 슬릿부(510)를 통해 광원이 조사되고, 이러한 조사 영역을 제외한 나머지 부분은 광원이 통과하지 못하는 차단부(520)로 형성되어 있으므로, 투명한 검사 대상물(40)에 대하여 해상도가 높은 영상 이미지를 획득할 수 있고, 그에 따라 검사 대상물(40)에 발생할 수 있는 각종 결함을 용이하게 발견할 수 있다.
1,2.... 비전 검사 장치
10... 카메라부 20... 광원부
30,40... 검사 대상물 50... 백라이트부
100... 카메라부 110... 렌즈부
200... 백라이트부 300... 차단 부재
310... 공간부 400... 비전 처리부
500... 슬릿 부재 510... 슬릿
520... 차단부
S1... 제1 스테이지 S2...제2 스테이지
11... 제1 카메라부 12... 제2 카메라부
51... 제1 백라이트부 52... 제2 백라이트부

Claims (6)

  1. 투명체로 이루어진 검사 대상물의 한쪽에서 촬영하는 카메라부;
    상기 검사 대상물을 사이에 두고 카메라부와 반대편에 마련되고 상기 검사 대상물을 향해 광원을 조사하는 백라이트부;
    상기 카메라부에 의해 촬영된 상기 검사 대상물의 영상 이미지를 통해 불량 여부를 판별하는 비전 처리부; 를 포함하고,
    상기 백라이트부로부터 조사되는 광원은 상기 검사 대상물을 투과하는 투과광이며,
    상기 카메라부가 의해 상기 투과광을 촬영하여 획득한 영상 이미지를 통해 상기 검사 대상물의 결함 여부를 검사하고,
    상기 백라이트부의 상부에는 직선 형태로 연장되는 광으로 형성되도록 상기 백라이트부의 광원이 통과되는 하나 이상의 슬릿이 형성된 슬릿 부재가 마련되며,
    상기 백라이트부에서 조사하는 광은 상기 슬릿을 통과하면서 직선 형태로 연장되는 광이 되고,
    상기 직선 형태의 광을 상기 검사 대상물에 투과시켜서 상기 카메라부에 의해 영상 이미지를 획득시,
    제1 시점의 영상 이미지에는 제1 위치에 있는 직선 광만 촬영하고,
    제2 시점의 영상 이미지에는 제2 위치에 있는 직선 광만 촬영하며,
    상기 비전 처리부는 상기 검사 대상물의 결함 유무를 판별하기 위한 연산 처리 속도가 향상되고 결함 검출 정확도가 향상되도록, 제1 시점에서 상기 비전 처리부는 제1 위치의 직선 광을 촬영한 영상 이미지를 보고 결함 유무를 판별하고,
    제2 시점에서 상기 비전 처리부는 다른 부분은 무시하고 제2 위치의 직선 광을 촬영한 영상 이미지를 보고 결함 유무를 판별하는 비전 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라부와 백라이트부를 구비하고, 상기 검사 대상물에 형성되는 크랙, 도트, 파티클, ?y중 적어도 어느 하나의 결함 항목을 검사하는 복수의 스테이지를 포함하고,
    상기 복수의 스테이지는 제1 스테이지와 제2 스테이지를 포함하며,
    상기 제1 스테이지는 상기 검사 대상물의 결함 항목중 적어도 어느 하나를 검사하고,
    상기 제2 스테이지는 상기 제1 스테이지가 검사하는 상기 결함 항목을 제외한 나머지 결함 항목 중 적어도 어느 하나를 검사하는 비전 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라부에 의해 상기 검사 대상물을 촬영하여 획득한 영상 이미지는,
    상기 백라이트부로부터 투명체의 상기 검사 대상물을 투과하는 투과광이 상기 검사 대상물의 결함을 투과하지 못함으로써, 상기 결함에 대한 부분이 상기 검사 대상물에 대한 부분보다 상대적으로 어둡게 보이도록 촬영되는 비전 검사 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 검사 대상물의 주변에는 상기 백라이트부를 통해 조사되는 광원이 사방으로 분산되지 않도록 차단해주는 차단 부재가 마련되는 비전 검사 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트부로부터 상기 카메라부에 이르기까지 암실을 형성하는 차단 부재가 마련되고,
    상기 백라이트부를 오프시키면 상기 카메라부의 영상 이미지에는 상기 검사 대상물이 촬영되지 않고, 상기 백라이트부를 온시키면 상기 카메라부의 영상 이미지에는 상기 검사 대상물의 투과광이 촬영되는 비전 검사 장치.


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