KR102631655B1 - 공정효율성을 높인 비전검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스캔라인카메라가 틸팅(Tilting) 회전 및 자동포커싱(Auto-focusing) 제어가 가능함과 동시에 검사대상이 안착되는 안착지그가 전후좌우 방향의 수평 이동이 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 스캔라인카메라 및 조명부를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목들의 비전검사를 수행할 수 있기 때문에 공정라인 및 설계를 간소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시킬 수 있고, 제1 촬영부가 스캔라인카메라의 자동포커싱(Auto-focusing)을 지원하는 리니어 모터(Linear motor)와, 스캔라인카메라의 틸팅 회전시키기 위한 고니어 스테이지(Goniometer stage)를 포함함으로써 검사항목에 따른 스캔라인카메라의 최적의 틸팅 각도 및 포커싱배율을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있으며, 리뷰카메라인 제2 촬영부가 스캔라인카메라를 포함하는 제1 촬영부의 전방에 이격되게 설치됨에 따라 제1 촬영부의 비전검사의 결과를 추가 검증할 수 있어 비전검사의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 비전검사장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공정효율성을 높인 비전검사장치에 관한 것으로서, 상세하게로는 단일 세트의 카메라 및 조명부를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목들의 비전검사가 가능하도록 구성됨으로써 공정라인이 간소화될 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시킬 수 있는 비전검사장치에 관한 것이다.
통상적으로, LCD(Liquid Crystal Dispaly), 유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes), EL(Electroluminescene) 등은 평판 디스플레이(FPD)의 한 종류로서, 저소비 전력, 경량화 및 평면화 특성을 가지므로 TV, 컴퓨터, 스마트폰 및 HMI(Human Machine Interface) 등의 전자디바이스의 디스플레이 패널이 널리 사용되고 있다.
이러한 디스플레이 패널은 외부 충격에 민감하고 취약한 특성을 갖기 때문에 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 외관 불량이 빈번하게 발생하게 되고, 이에 따라 디스플레이 패널 제조 시, 외관 불량을 검사 및 선별하기 위한 비전검사 공정이 필수적으로 수행되고 있다.
도 1은 종래의 비전검사시스템을 설명하기 위한 예시도이고, 도 2는 도 1의 검사항목의 개별검사에 따른 카메라 및 조명부의 설치상태를 나타내는 예시도이다.
도 1의 종래의 비전검사시스템(이하 종래기술이라고 함)(100)은 컨베이어 벨트 등과 같이 검사대상(110)을 이송시키는 이송수단(105)과, 이송수단(105)에 의해 기 설정된 위치로 이송된 검사대상(110)을 촬영하여 영상을 획득하는 촬영부(103)들과, 촬영부(103)들을 관리 및 제어함과 동시에 촬영부(103)들의 촬영에 의해 획득된 영상을 분석하여 외관불량 여부를 판별하는 컨트롤러(101)와, 컨트롤러(101)에 의해 판별된 비전검사 결과 정보를 외부로 표출하는 표출부(107)로 이루어진다.
촬영부(103)들은 카메라들 및 조명부들로 이루어진다.
이때 비전검사는 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목의 비전검사를 구행하게 되고, 각 검사항목에 따라, 카메라들의 촬영각도(방향), 포커싱 배율 및 조명각도(방향)의 최적값이 다르게 적용될 수 있다.
그러나 종래기술(100)은 촬영부(103)의 카메라들 및 조명부들이 고정된 위치 및 각도로 설치되기 때문에 다양한 검사항목에 대한 비전검사가 이루어질 수 없고, 다양한 검사항목들에 대한 비전검사를 수행하기 위해서는 각 검사항목에 따른 최적의 검사조건에 맞는 촬영부의 세팅들이 별도로 마련되어야 함에 따라 공정라인이 복잡해질 뿐만 아니라 공정비용 및 시간이 증가하는 문제점이 발생한다.
국내공개특허 제10-2020-0107404호(발명의 명칭 : 디스플레이 패널 검사장치)에는 모니터에 의해 기준패턴을 1주기 내에서 일정 각도만큼씩 위상 이동시켜가면서 카메라에 의해 이미지를 순차적으로 획득한 후, 획득된 이미지들을 기반으로 디스플레이 패널의 표면에 대한 위상과 기울기를 산출함에 따라 디스플레이 패널의 표면에 대한 불량 여부를 판별하기 위한 디스플레이 패널 검사장치가 기재되었으나, 상기 디스플레이 패널 검사장치는 카메라 및 조명부의 설치위치 및 각도가 고정된 상태로 운영되는 것이기 때문에 해당 세팅 상태의 카메라 및 조명부에 적합한 개별검사에는 유용하나, 다른 검사조건의 개별검사에는 적용될 수 없는 구조적 한계를 갖는다.
즉 단일 세트의 카메라 및 조명부를 이용하여 다양한 검사조건들을 구현하여 다양한 검사항목들에 대한 비전검사를 수행할 수 있는 비전검사장치에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 스캔라인카메라가 틸팅(Tilting) 회전 및 자동포커싱(Auto-focusing) 제어가 가능함과 동시에 검사대상이 안착되는 안착지그가 전후좌우 방향의 수평 이동이 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 스캔라인카메라 및 조명부를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목들의 비전검사를 수행할 수 있기 때문에 공정라인 및 설계를 간소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시킬 수 있는 비전검사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 제1 촬영부가 스캔라인카메라의 자동포커싱(Auto-focusing)을 지원하는 리니어 모터(Linear motor)와, 스캔라인카메라의 틸팅 회전시키기 위한 고니어 스테이지(Goniometer stage)를 포함함으로써 검사항목에 따른 스캔라인카메라의 최적의 틸팅 각도 및 포커싱배율을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있는 비전검사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 리뷰카메라인 제2 촬영부가 스캔라인카메라를 포함하는 제1 촬영부의 전방에 이격되게 설치됨에 따라 제1 촬영부의 비전검사의 결과를 추가 검증할 수 있어 비전검사의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 비전검사장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 안착지그가 지그이송부에 의해 전후좌우의 전방향으로 수평 이동 가능하도록 구성됨으로써 검사항목에 따른 최적의 위치로 검사대상을 정확하고 신속하게 이동시켜 공정효율성 및 검사 정확성을 더욱 높일 수 있는 비전검사장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 제조 공정을 수행한 검사대상의 비전검사를 수행하기 위한 비전검사장치에 있어서: 상기 비전검사장치는 판재 형상의 상판; 상기 검사대상이 안착되는 안착지그; 상기 상판의 상면에 설치되어 상기 안착지그를 평면상에서 전방향으로 수평 이동시키는 지그이송부; 상기 상판의 상면에 설치되는 프레임부; 상기 프레임부의 상부에 설치되어 상기 안착지그에 안착된 검사대상을 촬영하여 이미지를 획득하는 스캔라인카메라와, 상기 스캔라인카메라를 승하강 시켜 상기 스캔라인카메라의 포커싱(Focusing) 제어를 지원하는 승하강 수단과, 상기 스캔라인카메라의 상부에 설치되어 상기 스캔라인카메라의 틸팅(Tilting) 회전을 지원하는 틸팅회전수단을 포함하는 제1 촬영부; 상기 프레임부에 결합하여 상기 안착지그에 안착된 검사대상으로 조명을 출사하는 조명부; 검사항목별로 상기 스캔라인카메라의 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값과, 상기 안착지그의 위치좌표 최적값이 기 설정되어 저장되며, 상기 스캔라인카메라의 촬영에 의해 획득된 이미지를 분석하여 비전검사를 수행하는 컨트롤러; 상기 프레임부에 결합되되, 상기 제1 촬영부와 간격을 두고 설치되고, 상기 컨트롤러에 의해 각 검사항목의 비전검사가 불량으로 판단되어 추가 검사가 필요하다고 판단될 때 동작하며, 추가 검사가 필요한 검사대상을 촬영하는 스캔라인카메라를 포함하는 제2 촬영부를 포함하고, 상기 컨트롤러는 기 설정된 검사순서에 따라 검사항목별 비전검사를 수행하되, 각 검사항목 비전검사 시, 해당 검사항목에 대응되는 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값을 갖도록 상기 스캔라인카메라를 제어함과 동시에 해당 검사항목에 대응되는 위치좌표 최적값으로 상기 안착지그가 이동하도록 상기 지그이송부를 제어하며, 상기 제2 촬영부에 의해 획득된 이미지를 분석하여 불량으로 판단된 검사대상의 비전검사 결과를 검증하고, 상기 프레임부는 ‘Π’자 형상으로 조립되는 프레임들을 포함하며, 상기 상판의 상면에 서로 이격되게 설치되는 기본프레임들; 중앙에 설치공을 갖는 판재로 형성되어 설치공이 상기 기본프레임들 사이의 공간에 노출되도록 상기 기본프레임들의 상면에 결합되는 제1 지지프레임; 중앙에 설치공을 갖는 판재로 형성되어 설치공이 상기 기본프레임들 사이의 공간에 노출되도록 상기 기본프레임들의 상면에 결합되되, 상기 제1 촬영부로부터 상기 제2 촬영부를 향하는 방향을 전방이라고 할 때, 상기 제1 지지프레임으로부터 전방으로 이격되게 설치되는 제2 지지프레임을 더 포함하고, 상기 제1 촬영부는 상기 스캔라인카메라가 상기 제1 지지프레임의 설치공을 관통하도록 상기 제1 지지프레임에 결합되고, 상기 제2 촬영부는 상기 리뷰카메라가 상기 제2 지지프레임의 설치공을 관통하도록 상기 제2 지지프레임에 결합되고, 상기 승하강 수단 및 상기 틸팅회전수단은 상기 제1 지지프레임보다 상부에 배치되어, 상기 스캔라인카메라가 상기 제1 지지프레임의 설치공을 관통하여 설치되는 것이다.
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또한 본 발명에서 상기 조명부는 상기 프레임부에 결합되어 상기 안착지그의 좌우측 및 후방으로 조명을 출사하는 제1, 2, 3 조명수단들을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 지그이송부는 장길이의 레일로 형성되어 상기 상판의 상면에 폭방향으로 설치되되, 전후방으로 서로 이격되게 설치되는 한 쌍의 X축 가이드레일(91)들; 판재로 형성되어 상기 X축 가이드레일들 각각의 상부에 해당 X축 가이드레일을 따라 폭방향으로 이동 가능하도록 설치되는 이동체들; 장길이의 레일로 형성되어 하부면의 양측이 상기 이동체들 각각에 결합되어 전후방향으로 설치되는 Y축 가이드레일; 상기 Y축 가이드레일의 상부에 상기 Y축 가이드레일을 따라 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되며, 상면에 상기 안착지그가 결합되는 판재 형상의 이동플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 스캔라인카메라가 틸팅(Tilting) 회전 및 자동포커싱(Auto-focusing) 제어가 가능함과 동시에 검사대상이 안착되는 안착지그가 전후좌우 방향의 수평 이동이 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 스캔라인카메라 및 조명부를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목들의 비전검사를 수행할 수 있기 때문에 공정라인 및 설계를 간소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 제1 촬영부가 스캔라인카메라의 자동포커싱(Auto-focusing)을 지원하는 리니어 모터(Linear motor)와, 스캔라인카메라의 틸팅 회전시키기 위한 고니어 스테이지(Goniometer stage)를 포함함으로써 검사항목에 따른 스캔라인카메라의 최적의 틸팅 각도 및 포커싱배율을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 리뷰카메라인 제2 촬영부가 스캔라인카메라를 포함하는 제1 촬영부의 전방에 이격되게 설치됨에 따라 제1 촬영부의 비전검사의 결과를 추가 검증할 수 있어 비전검사의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 안착지그가 지그이송부에 의해 전후좌우의 전방향으로 수평 이동 가능하도록 구성됨으로써 검사항목에 따른 최적의 위치로 검사대상을 정확하고 신속하게 이동시켜 공정효율성 및 검사 정확성을 더욱 높일 수 있다.
도 1은 종래의 비전검사시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 도 1의 검사항목의 개별검사에 따른 카메라 및 조명부의 설치상태를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 비전검사장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 정면도이다.
도 6은 도 3의 평면도이다.
도 7은 도 4의 프레임부와 조명부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 정면도이다.
도 9는 도 4의 지그이송부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 4의 제1 촬영부를 나타내는 정면도이다.
도 11의 (a)는 본 발명이 제1 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제2 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
도 12의 (a)는 본 발명이 제3 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제4 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
도 2는 도 1의 검사항목의 개별검사에 따른 카메라 및 조명부의 설치상태를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 비전검사장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 정면도이다.
도 6은 도 3의 평면도이다.
도 7은 도 4의 프레임부와 조명부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 정면도이다.
도 9는 도 4의 지그이송부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 4의 제1 촬영부를 나타내는 정면도이다.
도 11의 (a)는 본 발명이 제1 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제2 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
도 12의 (a)는 본 발명이 제3 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제4 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 비전검사장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해사시도이고, 도 5는 도 3의 정면도이고, 도 6은 도 3의 평면도이다.
본 발명의 일실시예인 비전검사장치(1)는 비전검사를 수행하는 제1 촬영부(5)의 라인스캔카메라(51)가 틸팅(Tilting) 회전과 인출/인입이 가능하도록 구성됨과 동시에 검사대상이 안착되는 이송플레이트가 기 설정된 검사영역 내에서 전후좌우 방향으로 수평이동 가능하도록 구성됨으로써 수평 이동 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 스캔라인카메라 및 조명부를 이용하여, 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목에 대한 비전검사가 가능하여 공정라인을 간소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시키기 위한 것이다.
또한 본 발명의 비전검사장치(1)는 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이, 후술되는 구성수단들을 지지하는 본체(4)와, 복수개의 프레임들의 조립으로 구성되어 본체(4)의 상부에 설치되며 후술되는 제1, 2 촬영부(5), (6)들 및 조명부(7)들이 결합되는 프레임부(3)와, 프레임부(3)에 설치되어 검사대상을 촬영하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 검사항목별 비전검사(이하 개별검사라고 함)를 수행하기 위한 영상을 획득하는 라인스캔카메라(51)를 포함하는 제1 촬영부(5)와, 프레임부(3)에 설치되어 컨트롤러(도 1의 101)가 제1 촬영부(5)에 의해 획득된 영상을 분석하여 추가 점검이 필요하다고 판단될 때 동작하여 추가 점검이 필요한 개별검사에 대한 리뷰촬영을 수행하는 리뷰카메라를 포함하는 제2 촬영부(6)와, 프레임부(3)에 경사지게 설치되어 검사대상이 안착되는 후술되는 안착지그(8)로 조명을 출사하는 조명부(7)들과, 본체(4)의 상판(41)에 설치되어 이동플레이트(94)를 평면상에서 전후좌우방향으로 이동시키는 지그이송부(9)와, 검사대상이 안착되는 판재로 형성되어 지그이송부(9)의 이동플레이트(94)에 결합되는 안착지그(8)로 이루어진다.
또한 비전검사장치(1)는 도면에는 도시되지 않았으나, 전술하였던 도 1의 이송수단(105), 컨트롤러(101) 및 표출부(107)와 연동되게 설치될 수 있음은 당연하다.
이때 컨트롤러(101)에는 각 검사항목별로 스캔라인카메라(51)의 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값과, 안착지그(8)의 위치좌표 최적값이 기 설정되어 저장되고, 컨트롤러(101)는 기 설정된 공정순서에 따라 검사항목별 비전검사를 수행하되, 각 검사항목 비전검사 시, 해당 검사항목에 대응되는 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값을 갖도록 스캔라인카메라(51)를 제어함과 동시에 해당 검사항목에 대응되는 위치좌표 최적값으로 안착지그(8)가 이동하도록 상기 지그이송부(9)를 제어하며, 스캔라인카메라(51)의 촬영에 의해 획득된 이미지를 분석하여 비전검사를 수행하여 불량여부를 판별하되, 비전검사가 불량으로 판단될 때 추가검사가 필요하다고 판단하여 제2 촬영부(6)를 동작시킨다.
또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, +Y축 방향을 전방이라고 하고, ±X축 방향을 폭방향으로 하여 기술을 설명하기로 한다.
본체(4)는 상부가 개구되어 내부에 공간이 형성되는 함체로 이루어진다. 이때 본체(4)의 내부 공간에는 비전검사를 수행하기 위한 전원공급수단, 부속장비 등이 설치된다.
또한 본체(4)의 상부 개구부에는 상판(41)이 설치되고, 상판(41)의 상면에는 지그이송부(9) 및 프레임부(3)가 설치된다. 이때 상판(41)은 본체(4)의 상부 개구부보다 소정 큰 면적의 판재로 이루어지며, 복수개의 볼트공들이 형성되어 지그이송부(9) 및 프레임부(3)가 볼트 체결을 통해 결합된다.
또한 본체(4)의 하부면에는 캐스터(43)들이 설치됨으로써 비전검사장치(1)의 이동성 및 작업성을 높이도록 하였다.
도 7은 도 4의 프레임부와 조명부를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 정면도이다.
프레임부(3)는 도 7과 8에 도시된 바와 같이, ‘Π’자 형상으로 조립되는 프레임들로 이루어져 본체(4)의 상면에 폭 방향으로 이격되게 설치되는 기본프레임(31), (32)들과, 소정 길이를 갖는 판재로 형성되어 양측이 기본프레임(31), (32)들의 상면에 결합되어 제1 촬영부(5)를 지지하는 제1 지지프레임(33)과, 제1 지지프레임(33)과 동일하게 기본프레임(31), (32)들에 결합되되, 제1 지지프레임(33)으로부터 전방 이격되게 설치되어 제2 촬영부(6)를 지지하는 제2 지지프레임(34)으로 이루어진다.
기본프레임(31), (32)들은 ‘Π’자 형상으로 조립되는 복수개의 프레임들로 이루어진다.
또한 기본프레임(31), (32)들은 하부가 본체(4)의 상판(41)에 결합되되, 서로 폭 방향(X축방향)으로 이격되게 설치된다.
이러한 기본프레임(31), (32)들에는 제1, 2 촬영부(5), (6)들 및 조명부(7)들이 결합된다. 즉 기본프레임(31), (32)들은 제1, 2 촬영부(5), (6)들 및 조명부(7)들을 고정 및 지지하기 위한 기본 골조를 제공한다.
제1 지지프레임(33)은 중간지점에 상하면을 관통하는 설치공(331)이 형성되는 소정 길이의 판재로 형성된다.
또한 제1 지지프레임(33)은 하부면의 양측이 기본프레임(31), (32)들의 상면에 결합된다. 이때 제1 지지프레임(33)은 평면상으로 바라보았을 때, 기본프레임(31), (32)들 사이에 설치공(331)이 노출되도록 기본프레임(31), (32)들에 결합되고, 제1 지지프레임(33)의 설치공(331)으로는 제1 촬영부(5)가 관통되게 결합되며, 상세하게로는 제1 촬영부(5)의 스캔라인카메라(51)가 제1 지지프레임(33)의 설치공(331)을 관통하여 하부에 배치된 이송지그(8)의 촬영이 가능하도록 설치됨으로써 제1 촬영부(5)에 의해 검사항목별 개별검사가 수행될 수 있게 된다.
제2 지지프레임(34)은 제1 지지프레임(331)과 동일한 형상 및 크기의 판재로 형성되며, 중간지점에 상하면을 관통하는 설치공(341)이 형성된다.
또한 제2 지지프레임(34)은 제1 지지프레임(331)과 동일하게 기본프레임(31), (32)들과 결합되되, 제1 지지프레임(33)으로부터 전방(+Y축 방향)으로 간격을 두고 설치된다.
또한 제2 지지프레임(34)의 제2 촬영부(6)가 관통되게 결합되며, 상세하게로는 제2 촬영부(6)의 리뷰카메라(61)가 제2 지지프레임(34)의 설치공(341)을 관통하여 하부에 배치된 이송지그(8)의 촬영이 가능하도록 설치된다.
안착지그(8)는 상면 중앙에 검사대상이 안착되는 안착홈(81)이 형성되는 판재로 이루어진다.
이때 도면에서는 검사대상이 디스플레이 패널인 것으로 예로 들어, 안착지그(8) 및 안착홈(81)이 사각형인 것으로 도시되었으나, 안착지그(8) 및 안착홈(81)의 형상은 이에 한정되지 않는다.
또한 안착지그(8)는 하부면이 후술되는 도 7의 지그이송부(9)의 이동플레이트(94)의 상면에 대접된 상태로 결합된다.
즉 안착지그(8)는 이동플레이트(94)의 이동에 따라 평면상으로 바라보았을 때, 전후좌우 방향으로 수평 이동 가능하게 되고, 이에 따라 검사대상을 검사항목별로 기 설정된 위치좌표로 신속하고 정밀하게 이동시킬 수 있게 된다.
도 9는 도 4의 지그이송부를 나타내는 사시도이다.
지그이송부(9)는 도 9에 도시된 바와 같이, 길이를 갖는 레일로 형성되어 본체(4)의 상판(41)에 폭방향(X축방향)으로 길게 설치되되, 전후방향(Y축 방향)으로 서로 이격되게 설치되는 한 쌍의 X축 가이드레일(91)들과, 각 X축 가이드레일(91)을 따라 폭방향으로 이동 가능하도록 X축 가이드레일(91)들 각각의 상부에 설치되는 판재 형상의 이동체(93)들과, 길이를 갖는 레일로 형성되어 양단부와 인접한 하부면이 이동체(93)들 각각에 결합되어 전후방향(Y축방향)으로 길게 설치됨과 동시에 이동체(93)들의 이동에 따라 폭 방향으로 이동하는 Y축 가이드레일(92)과, Y축 가이드레일(92)의 상부에 Y축 가이드레일(92)을 따라 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되며 상면에 안착지그(8)가 결합되는 판재 형상의 이동플레이트(94)와, X축 가이드레일(91)들 중 일측 가이드레일에 결합되며 동력을 발생시켜 이동체(93)들을 폭방향으로 이동시켜 이동플레이트(94) 또한 폭 방향으로 이동시키도록 하는 제1 모터(95)와, Y축 가이드레일(92)에 결합되며 동력을 발생시켜 이동플레이트(94)를 전후방향으로 이동시켜 이동플레이트(94) 또한 전후방향으로 이동시키는 제2 모터(96)로 이루어진다.
이와 같이 이루어지는 지그이송부(9)의 제1 모터(95)의 회전운동은 이동체(93)의 폭방향 직선운동 -> Y축 가이드레일(92)의 폭방향 직선운동 -> 이동플레이트(94)의 폭방향 직선운동으로 변환/전달됨으로써 제1 모터(95)의 회전 제어를 통해 이동플레이트(94)의 X축 위치를 제어할 수 있고, 지그이송부(9)의 제2 모터(96)의 회전운동이 이동플레이트(94)의 전후방향 직선운동으로 변환/전달됨으로써 제2 모터(96)의 회전 제어를 통해 이동플레이트(94)의 Y축 위치를 제어할 수 있게 되고, 이에 따라 컨트롤러는 제1, 2 모터(95), (96)의 회전제어를 통해 이동플레이트(94)를 전후좌우 방향으로 수평 이동할 수 있게 된다.
또한 이동플레이트(94)의 상면에는 안착지그(8)가 결합됨에 따라 제1, 2 모터(95), (96)들의 제어를 통해 안착지그(8)를 다양한 위치좌표로 정밀하고 신속하게 이동시킬 수 있게 된다.
도 7과 8을 참조하여 조명부(7)를 살펴보면, 조명부(7)는 기본프레임(31), (32)들 중 우측(+X축 방향)에 배치된 기본프레임(31)에 경사지게 설치되어 안착지그(8)를 향하는 방향으로 조명을 출사하는 제1 조명부(71)들과, 기본프레임(31), (32)들 중 좌측(-X축 방향)에 배치된 기본프레임(32)에 경사지게 설치되어 안착지그(8)를 향하는 방향으로 조명을 출사하는 제2 조명부(72)들과, 기본프레임(31), (32)들 사이의 후방에 경사지게 설치되어 안착지그(8)를 향하는 방향으로 조명을 출사하는 제3 조명부(73)로 이루어진다.
즉 안착지그(8)에 안착된 검사대상은 제1, 2, 3 조명부(71), (72), (73)들에 의해 전방을 제외한 사방에서 조명이 출사되게 된다.
도 10은 도 4의 제1 촬영부를 나타내는 정면도이다.
제1 촬영부(5)는 도 10에 도시된 바와 같이, 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 기 설정된 검사항목들의 비전검사가 이루어지도록 안착지그(8)에 안착된 검사대상을 촬영하는 스캔라인카메라(51)와, 전술하였던 도 7의 제1 지지프레임(33)에 결합되는 고정브라켓(53)과, 스캔라인카메라(51)의 상부에 설치되어 고정브라켓(53)에 결합되어 스캔라인카메라(51)를 제1 지지프레임(33)에 고정시키는 고정플레이트(52)와, 스캔라인카메라(51)를 수직방향으로 승하강 시키는 리니어 모터(Linear motor)(55)와, 스캔라인카메라(51)를 틸팅(Tilting) 회전시키는 고니어 스테이지(Goniometer stage)(57)로 이루어진다.
즉 본 발명의 제1 촬영부(5)는 리니어 모터(55)에 수직방향으로 승강 또는 하강하여 자동 포커싱(Auto focusing)이 가능할 뿐만 아니라 고니어 스테이지(57)에 의해 틸팅(Tilting) 회전 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 라인스캔카메라(51)를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목별 비전검사(개별검사)를 수행할 수 있게 된다.
통상적으로, 비전검사는 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 검사항목에 따라, 라인스캔카메라(51)의 촬영각도(방향), 포커싱 배율 및 조명각도(방향)의 검사조건이 다르게 적용될 수 있다.
이에 따라 종래에는 각 검사조건을 구현하기 위한 라인스캔카메라 및 조명수단을 세팅시킨 후, 각 개별검사를 수행함에 따라 라인스캔카메라 및 조명수단의 설치 수량이 검사조건에 비례하여 증가함으로써 공정라인이 증가할 뿐만 아니라 공정시간 및 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 비전검사장치(1)는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라인스캔카메라(51)가 틸팅 회전 및 자동포커싱 가능하도록 구성됨과 동시에 지그이송부(9)에 의해 검사대상이 전방향으로 수평 이동 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 라인스캔카메라(51) 및 조명부(7)를 이용하여 다양한 검사조건을 제공할 수 있고, 이에 따라 공정라인이 간소화되어 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정효율성을 극대화시킬 수 있는 것이다.
도 11의 (a)는 본 발명이 제1 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제2 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 비전검사장치(1)는 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 라인스캔카메라(51)의 촬영각도가 직하부이면서 라인스캔카메라의 포커싱 배율이 ‘α’인 제1 개별검사를 수행할 때, 우선 제1, 2 모터(95), (96)들의 제어를 통해 이동플레이트(8)를 라인스캔카메라(51)의 직하부에 배치되도록 이동시킨 후, 라인스캔카메라(51)의 틸팅 각도를 ‘0°’로, 포커싱 배율을 ’α‘로 제어한 상태에서 촬영을 수행함으로써 제1 개별검사에 적합한 최적 영상을 획득할 수 있게 된다.
이때 라인스캔카메라(51)의 틸팅 각도는 고니어 스테이지(57)의 제어를 통해 설정될 수 있고, 라인스캔카메라(51)의 포커싱 배율은 리니어 모터(55)의 제어를 통해 설정될 수 있다.
또한 비전검사장치(1)는 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 라인스캔카메라(51)의 촬영각도가 직하부이면서 라인스캔카메라의 포커싱 배율이 ‘β’인 제2 개별검사를 수행할 때, 우선 제1, 2 모터(95), (96)들의 제어를 통해 이동플레이트(8)를 라인스캔카메라(51)의 직하부에 배치되도록 이동시킨 후, 라인스캔카메라의 틸팅 각도를 ‘0°’로, 포커싱 배율을 ’β‘로 제어한 상태에서 촬영을 수행함으로써 제1 개별검사에 적합한 최적 영상을 획득할 수 있게 된다.
이때 제2 개별검사는 포커싱 배율이 ‘β’로 설정됨에 따라 도 11의 (a)와 비교하여 라인스캔카메라(51)이 하강한 것을 알 수 있다.
도 12의 (a)는 본 발명이 제3 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이고, (b)는 본 발명이 제4 개별검사를 수행할 때의 제1 촬영부 및 안착플레이트를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 비전검사장치(1)는 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 이동플레이트(8)가 라인스캔카메라(51)의 후방에 배치되어 스캔라인카메라(51)의 촬영각도가 ‘θ’이면서 라인스캔카메라의 포커싱 배율이 ‘α’인 제3 개별검사를 수행할 때, 우선 제1, 2 모터(95), (96)들의 제어를 통해 이동플레이트(8)를 라인스캔카메라(51)와 동일한 폭 위치이면서 후방에 배치되도록 이동시킨 후, 라인스캔카메라(51)의 틸팅 각도를 ‘θ’로, 포커싱 배율을 ’α‘로 제어한 상태에서 촬영을 수행함으로써 제3 개별검사에 적합한 최적 영상을 획득할 수 있게 된다.
이때 라인스캔카메라(51)의 틸팅 각도는 고니어 스테이지(57)의 제어를 통해 설정될 수 있고, 라인스캔카메라(51)의 포커싱 배율은 리니어 모터(55)의 제어를 통해 설정될 수 있다.
또한 비전검사장치(1)는 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동플레이트(8)가 라인스캔카메라(51)의 후방에 배치되어 스캔라인카메라(51)의 촬영각도가 ‘θ’이면서 라인스캔카메라의 포커싱 배율이 ‘β’인 제4 개별검사를 수행할 때, 우선 제1, 2 모터(95), (96)들의 제어를 통해 이동플레이트(8)를 라인스캔카메라(51)와 동일한 폭 위치이면서 후방에 배치되도록 이동시킨 후, 라인스캔카메라(51)의 틸팅 각도를 ‘θ’로, 포커싱 배율을 ’β‘로 제어한 상태에서 촬영을 수행함으로써 제4 개별검사에 적합한 최적 영상을 획득할 수 있게 된다.
이때 제4 개별검사는 포커싱 배율이 ‘β’로 설정됨에 따라 도 12의 (a)와 비교하여 라인스캔카메라(51)가 길게 인출된 것을 알 수 있다.
다시 도 3 내지 6으로 돌아가서 제2 촬영부(6)를 살펴보면, 제2 촬영부(6)는 프레임부(3)의 제2 지지프레임(34)의 설치공(341)에 관통되게 결합되며, 통상의 리뷰카메라로 구성된다.
이러한 제2 촬영부(6)의 리뷰카메라는 제1 촬영부(5)에 의해 획득된 이미지 분석을 통한 비전검사 시, 불량, 에러 등으로 인한 추가검사가 필요하다고 판단될 때, 실행되며, 추가검사가 필요한 검사대상을 추가 촬영한다. 이때 컨트롤러는 리뷰카메라에 의해 획득된 영상을 분석하여 1차 비전검사의 결과를 검증함으로써 비전검사의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 비전검사장치(1)는 스캔라인카메라(51)가 틸팅(Tilting) 회전 및 자동포커싱(Auto-focusing) 제어가 가능함과 동시에 검사대상이 안착되는 안착지그(8)가 전후좌우 방향의 수평 이동이 가능하도록 구성됨으로써 단일 세트의 스캔라인카메라(5) 및 조명부(7)를 이용하여 치핑(Chipping), 크랙(Crack), 스크래치(Scratch), 덴트(Dent) 등의 다양한 검사항목들의 비전검사를 수행할 수 있기 때문에 공정라인 및 설계를 간소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간 및 비용을 현저히 절감시킬 수 있으며, 공정효율성을 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 비전검사장치(1)는 제1 촬영부(5)가 스캔라인카메라(51)의 자동포커싱(Auto-focusing)을 지원하는 리니어 모터(Linear motor)(55)와, 스캔라인카메라의 틸팅 회전시키기 위한 고니어 스테이지(Goniometer stage)(57)를 포함함으로써 검사항목에 따른 스캔라인카메라(51)의 최적의 틸팅 각도 및 포커싱배율을 정밀하고 신속하게 제어할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 비전검사장치(1)는 리뷰카메라인 제2 촬영부(6)가 스캔라인카메라(51)를 포함하는 제1 촬영부(5)의 전방에 이격되게 설치됨에 따라 제1 촬영부(5)의 비전검사의 결과를 추가 검증할 수 있어 비전검사의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 비전검사장치(1)는 안착지그(8)가 지그이송부(9)에 의해 전후좌우의 전방향으로 수평 이동 가능하도록 구성됨으로써 검사항목에 따른 최적의 위치로 검사대상을 정확하고 신속하게 이동시켜 공정효율성 및 검사 정확성을 더욱 높일 수 있다.
1:비전검사장치 3:프레임부 4:본체
5:제1 촬영부 6:제2 촬영부 7:조명부
8:안착지그 9:지그이송부 31, 32:기본프레임들
33:제1 지지프레임 34:제2 지지프레임 41:상판
43:캐스터 51:라인스캔카메라 52:고정플레이트
53:고정브라켓 55:리니어 모터 57:고니어 스테이지
91:X축 가이드레일 92:Y축 가이드레일 93:이동체
94:이동플레이트 95:제1 모터 96:제2 모터
5:제1 촬영부 6:제2 촬영부 7:조명부
8:안착지그 9:지그이송부 31, 32:기본프레임들
33:제1 지지프레임 34:제2 지지프레임 41:상판
43:캐스터 51:라인스캔카메라 52:고정플레이트
53:고정브라켓 55:리니어 모터 57:고니어 스테이지
91:X축 가이드레일 92:Y축 가이드레일 93:이동체
94:이동플레이트 95:제1 모터 96:제2 모터
Claims (5)
- 제조 공정을 수행한 검사대상의 비전검사를 수행하기 위한 비전검사장치에 있어서:
상기 비전검사장치는
판재 형상의 상판;
상기 검사대상이 안착되는 안착지그;
상기 상판의 상면에 설치되어 상기 안착지그를 평면상에서 전방향으로 수평 이동시키는 지그이송부;
상기 상판의 상면에 설치되는 프레임부;
상기 프레임부의 상부에 설치되어 상기 안착지그에 안착된 검사대상을 촬영하여 이미지를 획득하는 스캔라인카메라와, 상기 스캔라인카메라를 승하강 시켜 상기 스캔라인카메라의 포커싱(Focusing) 제어를 지원하는 승하강 수단과, 상기 스캔라인카메라의 상부에 설치되어 상기 스캔라인카메라의 틸팅(Tilting) 회전을 지원하는 틸팅회전수단을 포함하는 제1 촬영부;
상기 프레임부에 결합하여 상기 안착지그에 안착된 검사대상으로 조명을 출사하는 조명부;
검사항목별로 상기 스캔라인카메라의 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값과, 상기 안착지그의 위치좌표 최적값이 기 설정되어 저장되며, 상기 스캔라인카메라의 촬영에 의해 획득된 이미지를 분석하여 비전검사를 수행하는 컨트롤러;
상기 프레임부에 결합되되, 상기 제1 촬영부와 간격을 두고 설치되고, 상기 컨트롤러에 의해 각 검사항목의 비전검사가 불량으로 판단되어 추가 검사가 필요하다고 판단될 때 동작하며, 추가 검사가 필요한 검사대상을 촬영하는 리뷰카메라를 포함하는 제2 촬영부를 포함하고,
상기 컨트롤러는
기 설정된 검사순서에 따라 검사항목별 비전검사를 수행하되, 각 검사항목 비전검사 시, 해당 검사항목에 대응되는 포커싱 배율 및 틸팅 회전각도의 최적값을 갖도록 상기 스캔라인카메라를 제어함과 동시에 해당 검사항목에 대응되는 위치좌표 최적값으로 상기 안착지그가 이동하도록 상기 지그이송부를 제어하며, 상기 제2 촬영부에 의해 획득된 이미지를 분석하여 불량으로 판단된 검사대상의 비전검사 결과를 검증하고,
상기 프레임부는
‘Π’자 형상으로 조립되는 프레임들을 포함하며, 상기 상판의 상면에 서로 이격되게 설치되는 기본프레임들;
중앙에 설치공을 갖는 판재로 형성되어 설치공이 상기 기본프레임들 사이의 공간에 노출되도록 상기 기본프레임들의 상면에 결합되는 제1 지지프레임;
중앙에 설치공을 갖는 판재로 형성되어 설치공이 상기 기본프레임들 사이의 공간에 노출되도록 상기 기본프레임들의 상면에 결합되되, 상기 제1 촬영부로부터 상기 제2 촬영부를 향하는 방향을 전방이라고 할 때, 상기 제1 지지프레임으로부터 전방으로 이격되게 설치되는 제2 지지프레임을 더 포함하고,
상기 제1 촬영부는
상기 스캔라인카메라가 상기 제1 지지프레임의 설치공을 관통하도록 상기 제1 지지프레임에 결합되고, 상기 제2 촬영부는 상기 리뷰카메라가 상기 제2 지지프레임의 설치공을 관통하도록 상기 제2 지지프레임에 결합되고,
상기 승하강 수단 및 상기 틸팅회전수단은
상기 제1 지지프레임보다 상부에 배치되어, 상기 스캔라인카메라가 상기 제1 지지프레임의 설치공을 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 비전검사장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 조명부는
상기 프레임부에 결합되어 상기 안착지그의 좌우측 및 후방으로 조명을 출사하는 제1, 2, 3 조명수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치. - 제4항에 있어서, 상기 지그이송부는
장길이의 레일로 형성되어 상기 상판의 상면에 폭방향으로 설치되되, 전후방으로 서로 이격되게 설치되는 한 쌍의 X축 가이드레일(91)들;
판재로 형성되어 상기 X축 가이드레일들 각각의 상부에 해당 X축 가이드레일을 따라 폭방향으로 이동 가능하도록 설치되는 이동체들;
장길이의 레일로 형성되어 하부면의 양측이 상기 이동체들 각각에 결합되어 전후방향으로 설치되는 Y축 가이드레일;
상기 Y축 가이드레일의 상부에 상기 Y축 가이드레일을 따라 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되며, 상면에 상기 안착지그가 결합되는 판재 형상의 이동플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200177082A KR102631655B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 공정효율성을 높인 비전검사장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200177082A KR102631655B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 공정효율성을 높인 비전검사장치 |
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| JP2008175764A (ja) | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Olympus Corp | 外観検査装置 |
| JP2013072824A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 画像取得装置および画像取得方法 |
| JP2016130663A (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | オムロン株式会社 | 検査装置及び検査装置の制御方法 |
| KR101772673B1 (ko) | 2017-05-13 | 2017-08-29 | 주식회사 에이피에스 | 멀티 광학 모듈 비전 검사 시스템 |
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2020
- 2020-12-17 KR KR1020200177082A patent/KR102631655B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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| JP2008175764A (ja) | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Olympus Corp | 外観検査装置 |
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