KR102643248B1 - 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치 - Google Patents

영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치는 카메라로부터 분석하고자 하는 시료를 촬영한 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 획득한 영상에 포함된 이미지 잡음을 처리하고, 기하학 정보를 이용하여 상기 시료의 외곽선을 제외한 다음, 디스펜서의 이동 경로를 추출하는 경로 추출부, 상기 추출된 디스펜서의 이동 경로를 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 검사진행방향을 추적하여 상기 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출하는 경계선 검출부, 그리고 검출된 경계선을 이용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 좌표를 추정하는 좌표 추정부를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 시료 도포 대상 영역에 대한 교정 작업을 수행하여 이미지를 보정함으로써, 디스펜서 노즐의 이동 경로에 대한 오차를 최소화하고, 비전 시스템으로부터 획득한 영상을 이용하여 디스펜싱 경로를 자동으로 탐색할 수 있다.

Description

영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치{Apparatus for dispensing path estimation using image analysis}
본 발명은 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라를 통해 획득한 영상이미지로부터 시료 도포 대상 영역을 추출하고, 추출된 시료 도포 대상 영역의 경계선을 추적하여 디스펜서 노즐의 이동 경로에 대한 좌표를 자동으로 추정하는 디스펜싱 경로 추정 장치에 관한 것이다.
표면 실장 기술(Surface Mounted Technology, SMT) 업계에서 디스펜서는 언더필 용도와 다양한 부분에 실링하는 목적으로 사용된다.
디스펜서의 수요가 많은 업종은 휴대전화(스마트폰) 업종이며, 최근에는 카메라 모듈 시장이 큰폭으로 증가됨에 따라 카메라 모듈 시장에서의 디스펜서 수요도 증가되고 있는 추세이다.
디스펜서를 이용한 작업은 설비의 신뢰성과 대응 기술력을 구비하여 짧은 기간 내에 원하는 성능을 제공되어야 한다.
이를 다시 설명하면, 스마트폰 시장의 경우, 사이클 타임이 빠르고 최신 기기 중에는 기존에 없던 새로운 사양이 탑재되는 경우가 많아서, 그에 대응하여 디스펜싱의 성능을 필요로 하고 있다.
즉, 각각의 공정마다 모듈 간의 간격 및 자동 배열(Alignment) 등의 요구가 상이하고, 용제의 충분한 양이 스며들 수 있도록 정확한 사이클 타임 및 최적화된 시간을 상이하기 때문이다. 그러나, 공정이 증가될수록 그에 대응하는 디스펜서를 설정하는데 많은 시간이 소요되고, 디스펜서의 설정에 따른 시스템에 대한 요구가 증가되고 있다.
따라서, 디스펜서 자체의 성능 향상이나 품질 향상도 중요하지만, 자동화적용을 위한 비전 시스템과 계측 시스템, 제어 솔루션이 결합된 형태의 개발을 필요로 하고 있다.
한편, 일반적인 디스펜싱 작업은 PCB 상에 부착되는 반도체의 정확한 위치를 판독한 후, 그 위치로 노즐을 이동시켜 언더필을 도포하는 도팅(Dotting)을 수행해야 한다. 그러나, 종래에는 단순히 프로그램에 의해 가동되는 서보 시스템(SERVO SYSTEM)에 의해 미리 입력된 위치 좌표를 인식하여 디스펜서의 헤드가 이동하기 때문에 디스펜서의 헤드가 이동하는 과정에서 미세한 오차가 발생하는 경우가 많고, 그러한 오차가 누적되어 정확한 위치에 디스펜싱 작업이 이루어지지 못하는 불량이 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1171985호(2012. 08.07. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카메라를 통해 획득한 영상이미지로부터 시료 도포 대상 영역을 추출하고, 추출된 시료 도포 대상 영역의 경계선을 추적하여 디스펜서 노즐의 이동 경로에 대한 좌표를 자동으로 추정하는 디스펜싱 경로 추정 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치에 있어서, 카메라로부터 분석하고자 하는 시료를 촬영한 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 획득한 영상에 포함된 이미지 잡음을 처리하고, 기하학 정보를 이용하여 상기 시료의 외곽선을 제외한 다음, 디스펜서의 이동 경로를 추출하는 경로 추출부, 상기 추출된 디스펜서의 이동 경로를 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 검사진행방향을 추적하여 상기 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출하는 경계선 검출부, 그리고 검출된 경계선을 이용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 좌표를 추정하는 좌표 추정부를 포함한다.
상기 기하학 정보는, 원형도, 레이블 내 하위 레이블 수, 둘레 및 각도 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 경로 추출부는, 블러링 마스크를 적용하여 상기 영상에 포함된 잡음을 제거하고, 영상 내에 픽셀값을 이용하여 상기 시료 내에 포함된 객체마다 구분하는 레이블링을 수행할 수 있다.
상기 경로 추출부는, 상기 레이블링에 의해 추출된 객체의 외곽선를 통해 객체의 위치 및 크기 정보를 획득하고, 상기 획득한 객체의 위치 및 크기를 이용하여 영상 내의 시료에 대한 각도 및 중심 좌표를 획득한 다음, 상기 획득한 중심 좌표를 이용하여 복수의 레이블 중에서 디스펜싱의 이동 경로에 해당하지 않은 레이블을 추출하고, 추출된 레이블을 제외하여 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역만 추출할 수 있다.
상기 경계선 검출부는, 상기 추출된 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역을 복수 개로 분할하고, 분할된 영역마다 각각 상이한 검사 영역 마스크를 마스킹하며, 상기 검사 영역 마스크 내에 포함된 복수의 픽셀을 이용하여 에지 검출을 수행할 수 있다.
상기 검사 영역 마스크는, 0도, -45도 및 +45도 중에서 적어도 하나의 기울기 값을 가질 수 있다.
상기 경계선 검출부는, 상기 검사 영역 마스크 내에 포함된 복수의 픽셀 중에서 수직방향으로 나열된 픽셀들의 합을 산출하고, 산출된 픽셀 합의 평균값을 경로점으로 획득할 수 있다.
상기 경계선 검출부는, 상기 분할된 영역마다 복수의 경로점을 획득하고, 상기 획득한 복수의 경로점 중에서 가장 큰값과 가장 작은값의 평균값을 산출한 다음, 산출된 평균값에 해당하는 위치에 임의의 추세선을 적용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 시료 도포 대상 영역에 대한 교정 작업을 수행하여 이미지를 보정함으로써, 디스펜서 노즐의 이동 경로에 대한 오차를 최소화하고, 비전 시스템으로부터 획득한 영상을 이용하여 디스펜싱 경로를 자동으로 탐색할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 칩에 언더필을 도팅하는 디스펜서 노즐의 좌표 위치를 자동을 조정하여 이동하므로 사용자에 의한 별도의 조작 과정이 필요 없어 사용이 매우 편리할 뿐만 아니라, 오차 발생이나 오류 없이 정확한 위치에 디스펜싱이 이루어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치를 이용하여 자동으로 디스펜서의 이동 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 S220단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 S230단계에서 적용되는 체커보드를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 S230단계에서 시료의 위치 및 각도를 이용하여 중심좌표를 획득한 상태를 나타내는 예시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 S250단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 S250단계에서 마스킹되는 검사 영역 마스크를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 도 1을 통해 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로를 자동으로 탐색하는 디스펜싱 경로 추정 장치에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치(100)는 영상 획득부(110), 경로 추출부(120), 경계선 검출부(130) 및 좌표 추정부(140)를 포함한다.
먼저, 영상 획득부(110)는 카메라로부터 영상을 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라의 일측에는 디스펜싱 영역과 그 외의 영역을 명확하게 구분하기 위하여 2채널 이상의 조명을 설치한다. 부연하자면, 카메라의 일측에 설치된 렌즈에는 링 조명을 설치하고, 카메라의 일측에는 스팟 조명을 설치하여 조명간의 기구적 간섭을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.
그 다음, 경로 추출부(120)는 획득된 영상에서 디스펜서의 이동 경로를 추출한다. 부연하자면, 경로 추출부(120)는 블러링 마스크를 이용하여 영상에 포함된 잡음을 제거하고, 기하학 정보를 이용하여 시료의 객체를 레이블링한다. 여기서, 기하학 정보는 원형도, 레이블 내 하위 레이블 수, 둘레 및 각도 중에서 적어도 하나를 포함한다.
객체에 대한 레이블링이 완료되면, 경로 추출부(120)는 디스펜서의 이동 경로에 해당하지 않은 레이블을 추출하여 제외하고, 디스펜서의 이동 경로에 해당하는 영역만을 추출한다.
경계선 검출부(130)는 추출된 디스펜서의 이동 경로에 해당하는 영역을 분할하고, 분할된 영역마다 에지 검출을 수행하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출한다.
마지막으로, 좌표 추정부(140)는 검출된 경계선을 이용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 좌표를 추정한다. 추정된 좌표는 디스펜서를 제어하는 장치에 전달된다.
이하에서는 도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치(100)를 이용하여 자동으로 디스펜서의 이동 경로를 탐색하는 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치를 이용하여 자동으로 디스펜서의 이동 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치(100)는 카메라로부터 분석하고자 하는 시료를 촬영한 영상을 수신한다(S210).
먼저, 사용자는 카메라를 이용하여 시료를 촬영한다. 예를 들면, 카메라 모듈에 점작체를 도포하고자 할 경우, 사용자는 조명이 설치된 카메라를 이용하여 카메라 모듈을 촬영한다. 이때, 카메라에는 링 조명 및 스팟 조명을 설치하여 디스펜싱 영역와 그 외의 영역을 명확하게 구분시킨다. 그리고, 카메라는 촬영된 영상을 디스펜싱 경로 추정 장치(100)에 전달한다.
그 다음, 경로 추출부(120)는 블러링 마스크를 이용하여 수신된 영상에 포함된 잡음을 제거한다(S220).
도 3은 도 2에 도시된 S220단계를 설명하기 위한 예시도이며, 도 3에 도시된 (a)는 원본 영상을 나타내고, 도 3에 도시된 (b)는 잡음이 제거된 영상을 나타낸다.
이를 다시 설명하면, 도 3(a)의 도시된 바와 같이, 렌즈의 특성상 영상의 가장자리로 갈수록 이미지 왜곡이 발생된다. 따라서 경로 추출부(120)는 수신된 영상에 필터 마스크를 적용하고, 마스크 범위내의 픽셀들의 평균값을 이용하여 영상내에 잡음을 제거하여 블러링(blurring)된 영상으로 변환한다.
그 다음, 경로 추출부(120)는 영상 내에 포함된 픽셀을 이용하여 시료에 포함되는 객체를 구분하는 레이블링을 수행한다(S230).
경로 추출부(120)는 영상내에 포함된 픽셀을 이용하여 동일한 값을 가진 픽셀들끼리 그룹화하여 객체를 구분한다. 그리고, 경로 추출부(120)는 블러링된 영상의 정확도를 증가시키기 위하여 체커보드를 이용한 캘리브레이션(Calibration)을 수행한다. 이때, 체커보드는 격자 모양 혹은 도트 모양의 패턴을 플레이트 위에 일정한 간격으로 반복 인쇄 해놓은 판을 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 S230단계에서 적용되는 체커보드를 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 S230단계에서 시료의 위치 및 각도를 이용하여 중심좌표를 획득한 상태를 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 경로 추출부(120)는 체커보드의 격자 패턴의 교차점을 이용하여 시료 내에 중심 좌표를 설정한다.
부연하자면, 경로 추출부(120)는 캘리브레이션을 이용하여 픽셀 당 실제 거리, 비율 및 종단비 중에서 적어도 하나의 스케일 정보를 획득한다. 그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 경로 추출부(120)는 획득한 스케일 정보를 이용하여 시료의 위치와 각도를 획득하고, 획득한 시료의 위치와 각도를 이용하여 중심 좌표를 설정한다.
그 다음, 경로 추출부(120)는 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역을 추출한다(S240).
경로 추출부(120)는 중심 좌표를 이용하여 객체마다 위치 및 크기를 획득하고, 획득한 객체의 위치를 이용하여 디스펜싱의 이동 경로에 해당 여부를 판단한다. 그리고, 경로 추출부(120)는 디스펜싱의 이동 경로에 해당하지 않은 객체가 포함된 레이블을 추출하고, 추출된 레이블을 삭제한다. 그러면, 영상에는 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역만 출력된다.
S240 단계가 완료되면, 경계선 검출부(130)는 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역을 복수 개로 분할하고, 분할된 영역마다 에지 검출을 수행한다(S250).
도 6은 도 2에 도시된 S250단계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 도 2에 도시된 S250단계에서 마스킹되는 검사 영역 마스크를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 경계선 검출부(130)는 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역을 복수개 분할한다.
그리고, 경계선 검출부(130)는 분할된 영역마다 검사 영역 마스크를 마스킹한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 검사 영역 마스크는 0도, -45도 및 +45도 중에서 적어도 하나의 기울기 값을 가진다.
그리고, 경계선 검출부(130)는 검사 영역 마스크 내에 포함된 복수의 픽셀 중에서 수직방향으로 나열된 픽셀들의 합을 산출하고, 산출된 픽셀 합의 평균값을 경로점으로 획득한다. 이때, 경로점은 분할된 영역마다 복수개 형성된다.
그 다음, 경계선 검출부(130)는 획득한 복수의 경로점 중에서 가장 큰값과 가장 작은값을 추출하고, 추출된 가장 큰값과 작은값의 평균값을 산출한다.
그리고, 경계선 검출부(130)는 산출된 평균값에 해당하는 위치에 임의의 추세선을 적용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출한다.
마지막으로 좌표 추정부(140)는 검출된 경계선에 좌표값을 추정한다(S260).
본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치(100)는 캘리브레이션을 이용하여 시료에 대한 중심 좌표를 획득한 상태이다. 따라서, 좌표 추정부(140)는 중심 좌표를 이용하여 검출된 경계선에 대한 좌표값을 추정한다. 그리고, 추정된 경계선에 대한 좌표값은 디스펜서를 제어하는 장치에 전달된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치는, 시료 도포 대상 영역에 대한 교정 작업을 수행하여 이미지를 보정함으로써, 디스펜서 노즐의 이동 경로에 대한 오차를 최소화하고, 비전 시스템으로부터 획득한 영상을 이용하여 디스펜싱 경로를 자동으로 탐색할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 디스펜싱 경로 추정 장치는, 반도체 칩에 언더필을 도팅하는 디스펜서 노즐의 좌표 위치를 자동을 조정하여 이동하므로 사용자에 의한 별도의 조작 과정이 필요 없어 사용이 매우 편리할 뿐만 아니라, 오차 발생이나 오류 없이 정확한 위치에 디스펜싱이 이루어지는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 디스펜싱 경로 추정 장치
110 : 영상 획득부
120 : 경로 추출부
130 : 경계선 검출부
140 : 좌표 추정부

Claims (8)

  1. 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치에 있어서,
    카메라로부터 분석하고자 하는 시료를 촬영한 영상을 획득하는 영상 획득부,
    상기 획득한 영상에 포함된 이미지 잡음을 처리하고, 기하학 정보를 이용하여 상기 시료의 외곽선을 제외한 다음, 디스펜서의 이동 경로를 추출하는 경로 추출부,
    상기 추출된 디스펜서의 이동 경로를 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 에지 검출을 수행하여 상기 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출하는 경계선 검출부, 그리고
    검출된 경계선을 이용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 좌표를 추정하는 좌표 추정부를 포함하며,
    상기 경계선 검출부는,
    상기 추출된 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역을 복수 개로 분할하고, 분할된 영역마다 검사 영역 마스크를 마스킹하며,
    상기 검사 영역 마스크 내에 포함된 복수의 픽셀을 이용하여 에지 검출을 수행하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기하학 정보는,
    원형도, 레이블 내 하위 레이블 수, 둘레 및 각도 중에서 적어도 하나를 포함하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경로 추출부는,
    블러링 마스크를 적용하여 상기 영상에 포함된 잡음을 제거하고, 영상 내에 픽셀값을 이용하여 상기 시료 내에 포함된 객체마다 구분하는 레이블링을 수행하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경로 추출부는,
    상기 레이블링에 의해 추출된 객체의 외곽선를 통해 객체의 위치 및 크기 정보를 획득하고, 상기 획득한 객체의 위치 및 크기를 이용하여 영상 내의 시료에 대한 각도 및 중심 좌표를 획득한 다음,
    상기 획득한 중심 좌표를 이용하여 복수의 레이블 중에서 디스펜싱의 이동 경로에 해당하지 않은 레이블을 추출하고, 추출된 레이블을 제외하여 디스펜싱의 이동 경로에 해당하는 영역만 추출하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검사 영역 마스크는,
    0도, -45도 및 +45도 중에서 적어도 하나의 기울기 값을 가지는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경계선 검출부는,
    상기 검사 영역 마스크 내에 포함된 복수의 픽셀 중에서 수직방향으로 나열된 픽셀들의 합을 산출하고, 산출된 픽셀 합의 평균값을 경로점으로 획득하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 경계선 검출부는,
    상기 분할된 영역마다 복수의 경로점을 획득하고, 상기 획득한 복수의 경로점 중에서 가장 큰값과 가장 작은값의 평균값을 산출한 다음, 산출된 평균값에 해당하는 위치에 임의의 추세선을 적용하여 디스펜서의 이동 경로에 대한 경계선을 검출하는 디스펜싱 경로 추정 장치.
KR1020210069150A 2021-05-28 2021-05-28 영상 분석을 이용한 디스펜싱 경로 추정 장치 KR102643248B1 (ko)

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