KR102653207B1 - 외관 검사 장치 및 그 광학계 자동 캘리브레이션 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치는, 검사대상 제품을 조명하는 조명 장치; 상기 검사대상 제품을 촬영하여 영상 신호를 제공하는 카메라 장치; 및 상기 카메라 장치의 영상 신호로부터 영상을 획득하고, 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하면서 상기 영상으로부터 구해진 각 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 설정하는 광학계 제어장치; 를 포함하고, 상기 광학계 제어장치는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정한다.

Description

외관 검사 장치 및 그 광학계 자동 캘리브레이션 방법{VISUAL INSPECTION APPARATUS AND METHOD OF OPTICAL CALIBRATION OF THE SAME}
본 발명은 비젼 측정 및 검사 시스템에 적용될 수 있는 외관 검사 장치 및 그 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.
통상, 비젼 측정 및 검사 시스템은 비젼(vision) 광학계를 이용하여 검사대상(target) 제품을 측정하거나 검사하는 설비이다. 예를 들어, 검시대상 제품으로는 수동소자, ISM(Image Sensor Module) 그리고 기판 등 다양한 전자 부품들이 될 수 있다.
이러한 비젼 측정 및 검사 시스템은 복수의 제품 및 각 제품의 검사면을 검사하기 위해 복수의 외관 검사 장치를 포함할 수 있다. 복수의 외관 검사 장치는 수동소자를 설정된 조명과 카메라를 이용하여 영상을 획득하고, 획득된 영상에 기초해서 제품에 외관 불량을 판단할 수 있다. 여기서, 검사대상 제품에 결함이 발생한 상태로 사용하게 되면 치명적인 손실을 초래할 수 있으므로, 검사대상 제품의 생산 공정의 하나로 외관검사 공정이 필요하다.
여기서, 검사대상 제품으로 수동소자는 외부에서 공급된 전력을 소비, 축적, 방출하는 소자가 될 수 있다. 일 예로 수동소자는 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor), BLCC(Boundary Layer Ceramic Capacitor), VLC(Vertically Laminated Capacitor) 그리고 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 등이 있다.
그런데, 복수의 외관 검사 장치는, 제품마다 반사율이 크게 다를 수 있고, 비젼 광학계의 설정에 따라 영상 품질이 크게 다를 수 있으며, 영상 품질에 따라 측정 및 검사 성능이 좌우될 수 있다.
복수의 외관 검사 장치를 이용하여, 효율적인 검사를 위해서는 제품마다 균일한 품질의 영상을 획득할 수 있어야 하고, 이를 위해서는, 제품 측정 및 검사 이전에 해당 제품에 맞도록 광학계의 적절한 조정 및 설정이 필요하다.
기존에 광학계를 조정하는 방식은, 현장에서 작업자가 작업자 경험치에 의존하여 수동으로 일일이 조정하는 방식이다.
이와 같은 수동 조정은 작업자마다 편차가 발생될 수 있어서 검사의 정확성이 떨어지므로, 검사 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 복수의 외관 검사 장치 각각에 대한 광학계를 수동으로 일일이 조정하는 작업은 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 검사할 검사대상 제품의 종류가 많은 경우에는 기존의 조정 방법으로는, 제품 종류 별, 모델 별, 용량 별로 반사율이 상이하기 때문에, 조명의 광량을 최대로 사용하였음에도 목표(target) 값보다 작거나, 조명의 광량을 최소로 사용해도 목표값에 측정값이 수렴하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에 기존 방법은 해당 카메라의 조정이 실패로 간주되어 수동 조정이 다시 요구되고, 이에 따라 제품에 대해 수동으로 다시 조정해야 하는 경우가 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
한편, 기존에 비젼 측정 및 검사 시스템에서는 광학계의 교정 방법이 제안되고 있으나, 이 또한 색상별로 화이트 밸런스 비율값이 1차적으로 목표값으로 수렴하지 않을 경우에 대해서는 그 적절한 대안을 제안하지 못하고 있다.
일본 공개특허 제2001-249084호 공보
본 발명의 일 실시 예는, 비젼 측정 및 검사 시스템의 외관 검사 장치에서, 광학계에 대한 캘리브레이션을 자동적으로 수행할 수 있고, 색상별 측정 휘도값이 목표 휘도값으로 수렴하지 않을 경우에, 카메라 이득을 리밸런싱(re-balancing)함으로써 색상별 측정 휘도값이 목표 휘도값으로 수렴할 수 있도록 하는 외관 검사 장치 및 그 광학계 자동 캘리브레이션 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 검사대상 제품을 조명하는 조명 장치; 상기 검사대상 제품을 촬영하여 영상 신호를 제공하는 카메라 장치; 및 상기 카메라 장치의 영상 신호로부터 영상을 획득하고, 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하면서 상기 영상으로부터 구해진 각 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정하는 광학계 제어장치; 를 포함하고, 상기 광학계 제어장치는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 외관 검사 장치가 제안된다.
본 과제의 해결 수단에서는, 하기 상세한 설명에서 설명되는 여러 개념들 중 하나가 제공된다. 본 과제 해결 수단은, 청구된 사항의 핵심 기술 또는 필수적인 기술을 확인하기 위해 의도된 것이 아니며, 단지 청구된 사항들 중 하나가 기재된 것이며, 청구된 사항들 각각은 하기 상세한 설명에서 구체적으로 설명된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 비젼 측정 및 검사 시스템의 외관 검사 장치에서, 제품에 적합하도록 광학계에 대한 캘리브레이션을 자동적으로 수행할 수 있어 캘리브레이션에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 수동 캘리브레이션에 의한 단점을 해소할 수 있으며, 색상별 측정값이 목표값으로 수렴하지 않을 경우에, 광학계의 상관 인자에 대한 리밸런싱을 통해 색상별 측정값이 목표값으로 수렴할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학계 제어장치의 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법의 일 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법의 다른 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 이득조정 단계의 일 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명값 조정 단계의 일 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명값 조정 단계에서의 수렴 개념도이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치(100)는, 검사대상 제품(1)의 외관을 검사하기 위해, 조명 장치(110), 카메라 장치(120) 및 광학계 제어장치(130)를 포함한다.
여기서, 검사대상 제품(1)이 다면체인 경우에 각 면을 검사하기 위해 복수개의 외관 검사 장치(100)가 요구될 수 있다.
상기 조명 장치(110)는 검사대상 제품을 조명할 수 있다. 상기 조명 장치(110)는 사전에 설정된 조명값을 이용하여 조명할 수 있다.
여기서 상기 조명 장치(110)의 조명값은 검사대상 제품(1)의 외관 검사에 필요한 조명값으로 미리 설정될 수 있다. 또는 상기 조명 장치(110)의 조명값은 카메라 이득 조정 이전에, 채널별 색상별로 적정 조명값으로 광학계 제어장치(130)에 의한 조명값 조정 과정을 통해 설정될 수 있다.
상기 광학계 제어장치(130)가 색상별 조명값을 찾아서 설정할 수 있다.
상기 카메라 장치(120)는 상기 검사대상 제품을 촬영하여 영상 신호를 제공할 수 있다.
상기 광학계 제어장치(130)는 상기 카메라 장치(120)의 영상 신호로부터 영상을 획득할 수 있다. 일 예로, 상기 광학계 제어장치(130)는 상기 획득된 영상에서 사전에 설정된 관심영역에 대해서 각 색상별로 분리하여 각 색상별 휘도값을 측정할 수 있다. 상기 측정 휘도값은 상기 관심영역의 복수의 픽셀의 휘도값을 평균하여 구해지는 측정 평균 휘도값이 될 수 있다.
여기서, 색상은 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)이 될 수 있다.
이어서, 광학계 제어장치(130)는 상기 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하면서 상기 영상으로부터 구해진 각 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정할 수 있다.
또한, 상기 광학계 제어장치(130)는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정할 수 있다. 여기서, 상기 카메라 이득 리밸런싱에 대해서는 하기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 참조하여 후술한다.
한편, 상기 광학계 제어장치(130)는 상기 카메라 이득과 관련된 각 색상별 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정하기 이전에, 상기 조명 장치(110)의 조명값을 조정 및 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학계 제어장치의 예이다.
도 2를 참조하면, 상기 광학계 제어장치(130)는 영상 획득부(131), 휘도값 측정부(132) 및 화이트 밸런스 비율값 설정부(133)를 포함할 수 있다.
상기 영상 획득부(131)는 상기 카메라 장치(120)로부터 영상 신호로부터 영상을 획득할 수 있다. 일 예로, 상기 영상 획득부(131)는 아날로그의 영상신호를 디지털의 영상 신호로 변환하고, 이 디지털 영상 신호에서 영상을 추출할 수 있다.
상기 휘도값 측정부(132)는 상기 영상 획득부(131)로부터의 영상을 이용하여 각 색상에 대한 휘도값을 측정하여 측정 휘도값을 제공할 수 있다.
상기 화이트 밸런스 비율값 설정부(133)는, 상기 측정 휘도값이 기 설정된 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하여, 상기 측정 휘도값이 상기 목표 휘도값에 수렴하면 그때의 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 설정하고, 상기 화이트 밸런스 비율값을 상한치 또는 하한치까지 조정한 경우에도, 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정할 수 있다.
이후, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 대해 설명한다. 본 출원 서류에서, 외관 검사 장치에 대한 설명과 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 대한 설명은, 특별한 사정이 없는 한, 서로 보완 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법의 일 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 대해 설명한다.
이후, 상기 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 대한 설명은, 도 1 및 도 2를 참조하여 이루어진 동작 설명이 적용될 수 있으며, 이에 따라 상기 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 대한 설명에서, 가능한 중복되는 세부 설명은 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법은 검사대상 제품을 조명하는 조명 장치(110)와, 상기 검사대상 제품을 촬영하는 카메라 장치(120) 및 광학계 제어장치(130)를 포함하는 외관 검사 장치에서 이루어지는 방법으로, 검사대상 제품(도 1의 1)의 외관을 검사하기 위해, S210 단계, S220 단계, S230 단계, S240 단계 및 S250 단계를 포함한다.
상기 S210 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 카메라 장치(120)로부터의 영상 신호에서 영상이 획득될 수 있다.
상기 S220 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 영상으로부터 각 색상의 휘도값이 측정되어 각 색상별 측정 휘도값이 제공될 수 있다. 일 예로, 색상의 휘도값은 적색 휘도값, 녹색 휘도값 및 청색 휘도값이 될 수 있다.
상기 S230 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 조정되면서 해당 색상의 측정 휘도값이 기 설정된 목표 휘도값에 수렴되는지 판단될 수 있다. 여기서, 색상 화이트 밸런스 비율값은 적색 색상 화이트 밸런스 비율값, 녹색 색상 화이트 밸런스 비율값 및 청색 색상 화이트 밸런스 비율값이 될 수 있다.
상기 S240 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴되는 방향으로 각 색상의 화이트 밸런스 비율값이 조정되고, 상기 화이트 밸런스 비율값이 상한치 또는 하한치까지 조정된 경우에도, 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴되지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱된 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴되는 방향으로 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 조정될 수 있다.
상기 S250 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 측정 휘도값이 상기 목표 휘도값에 수렴되면 그때의 각 색상의 화이트 밸런스 비율값이 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법의 다른 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법은 S100 단계(조명값 조정 단계) 및 S200 단계(카메라 이득 조정 단계)를 포함할 수 있다.
상기 S100 단계는 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 조명 장치(110)의 조명값이 조정될 수 있으며, 이에 대한 설명은 도 6을 참조하여 설명된다.
상기 S200 단계는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라 이득이 조정될 수 있으며, 이에 대한 설명은 도 3을 참조하는 설명에 함께 추가로 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 이득조정 단계의 일 예를 보이는 플로우챠트이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 광학계 제어장치(130)는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우(도 5의 S241 참조)에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계 제어장치(130)는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최소값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00001
)만큼 증가시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00002
,
Figure 112016097437393-pat00003
)을 상기 수학식1에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행할 수 있다 (도 5의 S242 참조).
Figure 112016097437393-pat00004
상기 수학식 1에서, Bcolor1, Bcolor2 및 Bcolor3 각각은 적색, 녹색 및 청색중 어느 하나의 화이트 밸런스 비율값이고, ㅿBcolor1, ㅿBcolor2 및 ㅿBcolor3은 적색, 녹색 및 청색중 어느 하나의 화이트 밸런스 비율값의 변경값이다. 그리고 A는 상수이고, 일 예로, 20/0.0359가 될 수 있다.
또한, 상기 광학계 제어장치(130)는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우(도 5의 S241 참조)에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 광학계 제어장치(130)는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00005
)만큼 감소시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00006
,
Figure 112016097437393-pat00007
)을 하기 수학식1에 따라 조정할 수 있다(도 5의 S243 참조).
도 5를 참조하면, 상기 광학계 제어장치(130)는 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)이 최소값에서 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00008
)만큼 증가시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00009
,
Figure 112016097437393-pat00010
)을 하기 수학식2에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행할 수 있다(도 5의 S243 참조).
이와 달리, 상기 광학계 제어장치(130)는 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우, 적색의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00011
)만큼 감소시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00012
,
Figure 112016097437393-pat00013
)을 하기 수학식2에 따라 조정할 수 있다(도 5의 S243 참조).
Figure 112016097437393-pat00014
상기 수학식 2에서, Bred, Bgreen 및 Bblue은 적색, 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값이고, ㅿBred, ㅿBgreen 및 ㅿBblue은 적색, 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값의 변경값이다. 그리고 A는 상수이고, 일 예로, 20/0.0359가 될 수 있다.
상기 수학식 2를 참조하면, 상기 광학계 제어장치(130)는 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 감소시켜야 하는데, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)이 최소값에서도 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않는 경우에는, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 더 감소시킬 수 있도록 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00015
)만큼 증가시킨다.
예를 들어, 상기 광학계 제어장치(130)는, 상기 수학식 3과 같이 출력파워(yred,ygreen,yblue)가 유지되는 상태에서, 상기 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 상기 변경값(
Figure 112016097437393-pat00016
)만큼 증가시킬 때, 상기 수학식 2를 이용하면 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00017
,
Figure 112016097437393-pat00018
)을 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행할 수 있다(도 5의 S243 참조).
Figure 112016097437393-pat00019
상기 수학식 3에서, yred, ygreen 및 yblue는 적색, 녹색 및 청색의 출력파워이고, xred, xgreen 및 xblue는 적색, 녹색 및 청색의 입력파워이고, G는 카메라 장치의 이득이고, Bred, Bgreen 및 Bblue는 적색, 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값이다. 그리고 B는 상수이고, 일 예로, 0.0359가 될 수 있다.
상기 수학식 3을 참조하면, 각 색상별 출력파워(yred, ygreen, yblue)는 입력파워(xred, xgreen, xblue) 및 카메라 장치의 이득(G)의 함수이다.
이와 달리, 상기 수학식 2를 참조하면, 상기 광학계 제어장치(130)는 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 증가시켜야 하는데, 적색의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않는 경우에는, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00020
)만큼 감소시킨다.
예를 들어, 상기 광학계 제어장치(130)는 상기 수학식 3과 같이, 출력파워(yred,ygreen,yblue)가 유지되는 상태에서, 상기 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 상기 변경값(
Figure 112016097437393-pat00021
)만큼 감소시킬 때, 상기 수학식 2를 이용하면 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00022
,
Figure 112016097437393-pat00023
)을 조정할 수 있다(도 5의 S243 참조).
한편, 상기 카메라 이득 리밸런싱에 대해 설명하면, 예를 들어, 수학식 2 및 3을 참조하면, 적색, 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00024
,
Figure 112016097437393-pat00025
,
Figure 112016097437393-pat00026
) 및 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG)은 서로 상관 관계를 가지고, 수학식 2 및 3을 만족하는 조합의 값들을 갖는다.
사전에 설정된 조합의 값에서, 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 적색의 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 과정에서, 적색의 화이트 밸런스 비율값이 최소값에서 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않을 경우에, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 더 감소시킬 수 있도록 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00027
)만큼 증가시키고, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 상기 변경값(
Figure 112016097437393-pat00028
)만큼 증가시킬 때, 상기 수학식 2를 이용하면 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00029
,
Figure 112016097437393-pat00030
)을 결정할 수 있다.
또한, 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 적색의 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 과정에서, 적색의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 적색의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않을 경우에, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 더 증가시킬 수 있도록 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 기 설정된 변경값(
Figure 112016097437393-pat00031
)만큼 감소시키고, 적색의 화이트 밸런스 비율값(Bred)을 상기 변경값(
Figure 112016097437393-pat00032
)만큼 감소시킬 때, 상기 수학식 2를 이용하면 카메라 장치의 이득 변경값(ㅿG) 및 녹색 및 청색의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값(
Figure 112016097437393-pat00033
,
Figure 112016097437393-pat00034
)을 결정할 수 있으며, 이러한 과정이 카메라 이득 리밸런싱이다.
상기 카메라 이득 리밸런싱에 대해 적색에 대해 설명하였으나, 이는 녹색 및 청색에 대해서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 적색에 대한 조정과정과 동일한 방식으로, 녹색에 대해서도 하기 수학식 4를 이용하여 조절할 수 있고, 청색에 대해서도 하기 수학식 5를 이용하여 조절할 수 있다.
Figure 112016097437393-pat00035
Figure 112016097437393-pat00036
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명값 조정 단계의 일 예를 보이는 플로우챠트이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명값 조정 단계에서의 수렴 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 조명값을 조정하는 단계(S100)는 S110 단계, S120 단계, S130 단계, S140 단계 및 S150 단계를 포함할 수 있다.
상기 S110 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 카메라 장치(120)로부터의 영상 신호에서 영상이 획득될 수 있다.
상기 S120 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 영상으로부터 각 색상의 휘도값이 측정되어 각 색상별 측정 밝기값이 제공될 수 있다.
상기 S130 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 해당 색상의 조정이 조정되면서 해당 색상의 측정 밝기값이 기 설정된 목표 밝기값에 수렴되는지 판단이 수행될 수 있다.
상기 S140 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 측정 밝기값이 상기 목표 밝기값에 수렴되지 않으면, 각 색상의 조명값이 조정되어 상기 영상을 획득하는 단계로 진행된다.
그리고, 상기 S150 단계에서는, 상기 광학계 제어장치(130)에 의해, 상기 측정 밝기값이 상기 목표 밝기값에 수렴되면 그때의 각 색상의 조명값이 설정될 수 있다.
상기와 같은 조명 장치의 조명값 조정과정을 통해서, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 조명 장치에 대한 각 색상별 측정 밝기값이 목표 밝기값에 수렴되는 조명값을 찾아서 설정할 수 있다.
100: 외관 검사 장치
110: 조명 장치
120: 카메라 장치
130: 광학계 제어장치
131: 영상 획득부
132: 휘도값 측정부
133: 화이트 밸런스 비율값 설정부

Claims (14)

  1. 검사대상 제품을 조명하는 조명 장치;
    상기 검사대상 제품을 촬영하여 영상 신호를 제공하는 카메라 장치; 및
    상기 카메라 장치의 영상 신호로부터 영상을 획득하고, 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하면서 상기 영상으로부터 구해진 각 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정하는 광학계 제어장치; 를 포함하고,
    상기 광학계 제어장치는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하고,
    상기 광학계 제어장치는, 해당 색상의 측정 휘도값과 목표 휘도값의 비교결과에 따라 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 감소시키거나, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 증가시키는
    외관 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    상기 카메라 장치로부터 영상 신호로부터 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상으로부터 각 색상에 대한 휘도값을 측정하여 측정 휘도값을 제공하는 휘도값 측정부; 및
    상기 측정 휘도값이 기 설정된 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하여, 상기 측정 휘도값이 상기 목표 휘도값에 수렴하면 그때의 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 설정하고, 상기 화이트 밸런스 비율값을 상한치 또는 하한치까지 조정한 경우에도, 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 화이트 밸런스 비율값 설정부;
    를 포함하는 외관 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 감소시키는
    외관 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최소값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값
    Figure 112016097437393-pat00037
    만큼 증가시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값 ㅿG 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값
    Figure 112016097437393-pat00038
    ,
    Figure 112016097437393-pat00039
    을 하기 수학식
    [수학식]
    Figure 112016097437393-pat00040

    에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행하는
    외관 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 증가시키는
    외관 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값
    Figure 112016097437393-pat00041
    만큼 감소시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값 ㅿG 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값
    Figure 112016097437393-pat00042
    ,
    Figure 112016097437393-pat00043
    을 하기 수학식
    [수학식]
    Figure 112016097437393-pat00044

    에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행하는
    외관 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학계 제어장치는
    상기 카메라 이득과 관련된 각 색상별 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정하기 이전에, 상기 조명 장치의 조명값과 관련된 각 색상별 화이트 밸런스 비율값을 조정 및 설정하는
    외관 검사 장치.
  8. 검사대상 제품을 조명하는 조명 장치와, 상기 검사대상 제품을 촬영하는 카메라 장치 및 광학계 제어장치를 포함하는 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법에 있어서,
    상기 광학계 제어장치에 의해, 상기 카메라 장치로부터의 영상 신호에서 영상을 획득하는 단계;
    상기 영상으로부터 각 색상의 휘도값을 측정하여 각 색상별 측정 휘도값을 제공하는 단계;
    해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하면서 해당 색상의 측정 휘도값과 기 설정된 목표 휘도값에 수렴하는지 판단하는 단계;
    상기 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하고, 상기 화이트 밸런스 비율값을 상한치 또는 하한치까지 조정한 경우에도, 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 카메라 이득 리밸런싱한 후, 다시 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하는 방향으로 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계; 및
    상기 측정 휘도값이 상기 목표 휘도값에 수렴하면 그때의 각 색상의 화이트 밸런스 비율값을 설정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계는, 해당 색상의 측정 휘도값과 목표 휘도값의 비교결과에 따라 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 감소시키거나, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 증가시키는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 감소시키는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 큰 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최소값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값
    Figure 112016097437393-pat00045
    만큼 증가시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값ㅿG 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값
    Figure 112016097437393-pat00046
    ,
    Figure 112016097437393-pat00047
    을 하기 수학식
    [수학식]
    Figure 112016097437393-pat00048

    에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행하는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우에는 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하도록 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 증가시키는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화이트 밸런스 비율값을 조정하는 단계는
    해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값보다 작은 경우, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값이 최대값에서 해당 색상의 측정 휘도값이 목표 휘도값에 수렴하지 않으면, 해당 색상의 화이트 밸런스 비율값을 기 설정된 변경값
    Figure 112016097437393-pat00049
    만큼 감소시키고, 이 경우 카메라 장치의 이득 변경값ㅿG 및 다른 색상의 화이트 밸런스 비율값 각각의 변경값
    Figure 112016097437393-pat00050
    ,
    Figure 112016097437393-pat00051
    을 하기 수학식
    [수학식]
    Figure 112016097437393-pat00052

    에 따라 조정하는 카메라 이득 리밸런싱을 수행하는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 영상을 획득하는 단계 이전에, 상기 조명 장치의 조명값을 조정하는 단계; 를 더 포함하는
    외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 조명값을 조정하는 단계는
    상기 광학계 제어장치에 의해, 상기 카메라 장치로부터의 영상 신호에서 영상을 획득하는 단계;
    상기 영상으로부터 각 색상의 휘도값을 측정하여 각 색상별 측정 밝기값을 제공하는 단계;
    해당 색상의 조정을 조정하면서 해당 색상의 측정 밝기값과 기 설정된 목표 밝기값에 수렴하는지 판단하는 단계;
    상기 측정 밝기값이 상기 목표 밝기값에 수렴하지 않으면, 각 색상의 조명값을 조정하여 상기 영상을 획득하는 단계로 진행하는 단계; 및
    상기 측정 밝기값이 상기 목표 밝기값에 수렴하면 그때의 각 색상의 조명값을 설정하는 단계;
    를 포함하는 외관 검사 장치의 광학계 자동 캘리브레이션 방법.

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