KR20020021295A - 유리 검사장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

일정한 파장을 가지고 있는 직진성이 강한 광을 발생시키는 광조사수단과, 상기 광 조사수단에서 제공되는 광을 피검사체인 유리의 표면이 아닌 두께면에 한정하여 집중적으로 조사시킴으로써 굴절율의 차이에 따라 유리 내부의 이물질로부터 에러 포인트가 발생되도록 하는 광학지그수단과, 상기 광학 지그부상의 피사체에서 반사되는 광량을 카메라를 통하여 감지하여 이미지 처리한 뒤에 에러 포인트를 출력하는 제1 검사수단과, 상기 제1 검사수단으로부터 받은 에러 포인트를 이용하여 정확한 에러의 종류를 판단한 뒤에 검사된 결과를 출력하는 제2 검사수단을 포함하여 이루어지며, 산업 및 일상에 폭넓게 사용되는 평면 또는 곡면유리를 검사함에 있어서 굴절율의 차이를 이용하여 유리의 내부에러와 표면의 먼지를 구분할 수 있도록 함으로써 카메라를 이용한 검사가 가능하도록 하고, 이와 같이 카메라를 검사에 이용할 수 있게 됨에 따라 고정밀 검사를 가능하게 하는, 유리 검사 장치 및 제어방법을 제공한다.

Description

유리 검사장치 및 제어방법{a checking machine for glass and control method thereof}
본 발명은 유리 검사장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 산업 및 일상에 폭넓게 사용되는 평면 또는 곡면유리를 검사함에 있어서 굴절율의 차이를 이용하여 유리의 내부에러와 표면의 먼지를 구분할 수 있도록 함으로써 카메라를 이용한 검사가 가능하도록 하고, 이와 같이 카메라를 검사에 이용할 수 있게 됨에 따라 고정밀 검사를 가능하게 하는, 유리 검사 장치 및 제어방법에 관한 것이다.
디스플레이(Display) 산업의 발달과 고도화에 부응하여 디스플레이의 중요 구성요소로서 사용되는 유리의 두께, 사이즈의 축소가 가속화되고 있으며, 이에따라 고도의 정밀한 유리 검사기술이 절실히 요구되고 있다.
유리의 검사항목은 유리의 사용처, 기능에 따라 차이가 있지만, 일반적으로 유리의 두께, 크기, 직각도, 표면의 흠집, 내부의 기포, 이물질 함유 등을 검사하게 된다.
상기한 검사항목중에서 유리의 두께, 크기, 직각도 등은 각종 게이지와 별도의 조명을 이용하여 카메라에 의한 측정이 가능하지만, 유리의 표면의 흠집, 내부의 기포, 이물질 함유 등의 검사는 유리의 투과 특성상 카메라를 이용한 검사가 매우 어렵게 된다. 왜냐하면 유리의 표면의 흠집, 내부의 기포, 이물질 함유 등의 검사를 하기 위해서는, 피검사체인 유리를 기준으로 하여 카메라와 같은 위치(유리면의 상부방향)에서 또는 카메라의 반대 위치(유리면의 하부방향)에서 조명으로 유리면에 빛을 주사한 뒤에 카메라에 감지되는 화상을 처리하여 검사하는 방법을 사용하게 되는데, 이와 같은 검사방법은 유리의 표면에 묻어있는 먼지가 감지되는 경우에 유리 내부의 에러와 먼지를 카메라가 구분하지 못하는 결정적인 문제점을 안고 있기 때문이다. 즉, 유리 표면상의 먼지도 카메라가 유리 내부의 기포 또는 이물질로 잘못 인식하게 되는 에러를 범하는 문제점이 있다.
이의 해결 방안으로서 검사공정 주변의 청결도를 높이는 방안이 고려될 수 있으나 이것 또한 일정한 한계가 있다.
따라서, 카메라를 이용한 검사방법은 유리의 투과 특성으로 인하여 한계가 있기 때문에, 생산 현장에서는 대부분 작업자의 육안에 의존하는 수동 검사가 이루어지고 있는 실정이다.
그러나, 이와 같은 수동 검사의 경우에는 작업자의 육안 검사능력이 약 0.1㎜ 정도 밖에 되지 않기 때문에 더 이상의 정밀 검사가 사실상 불가능하게 되는 문제점이 있다.
이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 굴절율의 차이를 이용하여 유리의 내부에러와 표면의 먼지를 구분할 수 있도록 함으로써 카메라를 이용한 검사가 가능하도록 하고, 이와 같이 카메라를 검사에 이용할 수 있게 됨에 따라 고정밀 검사가 이루어질수 있는, 유리 검사장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 광조사부의 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 광학 지그부의 설치구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 유리와 지그의 배치예를 기구적으로 보인 도면이다.
도 5a, 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 검사원리를 설명하기 위한 예들로서 이물질의 유,무에 따른 빛의 경로를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사제어방법의 동작 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 광조사부 20 : 광학지그부
30 : 제1 검사부 40 : 제2 검사부
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 일정한파장을 가지고 있는 직진성이 강한 광을 발생시키는 광조사수단과, 상기 광 조사수단에서 제공되는 광을 피검사체인 유리의 표면이 아닌 두께면에 한정하여 집중적으로 조사시킴으로써 굴절율의 차이에 따라 유리 내부의 이물질로부터 에러 포인트가 발생되도록 하는 광학지그수단과, 상기 광학 지그부상의 피사체에서 반사되는 광량을 카메라를 통하여 감지하여 이미지 처리한 뒤에 에러 포인트를 출력하는 제1 검사수단과, 상기 제1 검사수단으로부터 받은 에러 포인트를 이용하여 정확한 에러의 종류를 판단한 뒤에 검사된 결과를 출력하는 제2 검사수단을 포함하여 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 전원이 공급되면 동작이 시작되어 모든 변수 및 설정을 초기화시키는 단계와, 피검사체인 유리를 로딩하는 단계와, 피검사체인 유리의 공급이 완료된 후 유리의 표면이 아닌 내부에 집중하여 빛을 주사하는 단계와, 굴절율의 차이에 의하여 반사된 빛이 유리의 내부로부터 유리의 외부로 진행되는 경우에 카메라를 이용하여 일차적으로 이미지를 체킹하는 단계와, 피검사체의 표면에 형성되는 발광부의 유,무를 검사함으로써 에러 포인트가 존재하는지를 판단하는 단계와, 이차적으로 이미지를 체킹하여 발광부에 대한 정밀검사를 실시하여 에러내용을 판단하는 단계와, 검사결과에 따른 에러내용을 화면상에 디스플레이하는 단계와, 피검사체를 언로딩하고 광조사부의 동작을 오프시키므로써 종료를 하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적,작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 구성은, 일정한 파장을 가지고 있는 직진성이 강한 광을 발생시키는 광조사부(10)와, 상기 광 조사부(10)에서 제공되는 광을 피검사체인 유리의 두께면에 한정하여 집중적으로 조사시키는 광학지그부(20)와, 상기 광학 지그부(20)상의 피사체에서 반사되는 광량을 카메라를 통하여 감지하여 이미지(image) 처리한 뒤에 에러 포인트를 출력하는 제1 검사부(30)와, 상기 제1 검사부(30)로부터 받은 에러 포인트로 차례로 이동하여 정확한 에러의 종류를 판단한 뒤에 검사된 결과를 출력하는 제2 검사부(40)를 포함하여 이루어진다.
도 2에는 상기 광조사부(10)의 구현예를 보인 전자회로도가 도시되어 있는데, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 광조사부(10)의 구성은, 전원을 제공하기 위한 전원(11)과, 상기한 전원(11)의 출력단에 직렬로 연결되어 있는 저항(12)과, 상기한 저항(12)에 연결되어 있으며 일정한 파장의 광을 발생하는 발광다이오드(13)를 포함하여 이루어진다. 도 2에서 보여진 광조사부(10)는 일예의 구현에 불과하며 상황에 따라 직진성이 있는 조명을 그대로 이용할 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 광학 지그부의 설치구조를 보여주는 도면이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치의 광학 지그부(20)의 설치구조는, 지지력을 제공하기 위한 지지대(21)와, 유리(40)를 고정시키기 위한 지그(22)와, 유리(40)를 로딩하기 위한 로딩장치(23)를 포함하여 이루어진다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 유리 검사제어방법의 구성은, 전원이 공급되면 동작이 시작되는 단계(S10)와, 모든 변수 및 설정을 초기화시키는 단계(S20)와, 피검사체를 로딩하는 단계(S30)와, 피검사체의 공급이 완료된 후 광조사부를 동작시킴으로써 피검사체의 내부로 빛을 주사하는 단계(S40)와, 일차적으로 이미지를 체킹하는 단계(S50)와, 피검사체의 표면에 발광부 유,무를 검사함으로써 에러 포인트가 존재하는지를 판단하는 단계(S60)와, 이차적으로 이미지를 체킹하여 발광부에 대한 정밀검사를 실시하여 에러내용을 판단하는 단계(S70)와, 검사결과에 따른 에러내용을 화면상에 디스플레이하는 단계(S80)와, 피검사체를 언로딩하고 광조사부의 동작을 오프시키는 단계(S90)와, 동작을 종료하고 리턴하는 단계(S100)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 유리 검사장치 및 제어방법의 작용은 다음과 같다.
전원이 공급되어 동작이 시작되면(S10), 모든 변수 및 설정이 초기화된뒤에(S20), 광학지그부(20)의 로딩장치(23)에 의해 피검사체인 유리(40)가 로딩된다(S30).
이와 같이 피검사체인 유리(40)가 로딩된 뒤에 광조사부(10)가 동작됨으로써 발광 다이오드(13)로부터 넓은 폭을 가지고 직진성이 있는 광이 발생되어 광학 지그부(20)에 평면파로서 인가됨으로써 피검사체인 유리(40)의 내부로 빛이 주사된다(S40).
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 유리(40)의 측면에서 유리두께 쪽으로 가시광선 중 직진성이 있는 광선을 주사하면, 도 5a, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 빛은 유리(40)의 내부를 따라 진행한다. 이때 유리(40)의 내부의 빛은 유리(40)의 상,하단 경계면에서 전반사를 일으키기 때문에 유리(40)의 표면밖 공기층으로 빛이 발(發)하지 않는다. 본 발명의 검사는 암실에서 이루어지며 유리(40)의 내부로부터도 빛이 나오지 않기 때문에 유리(40)의 표면상의 먼지(50)는 전혀 보이지 않게 됨으로써 카메라(31)에 잡히지 않게 된다.
도 4는 광 조사부(10)의 발광 다이오드(13)와 광학 지그부(20)의 지그(23)의 배치예를 기구적으로 보인 평면도로서, 피검사체인 유리(40)의 의 넓이에 따라 전체적으로 주사해야 하므로 넓은 폭을 가진 빛이 조사되어야 한다.
유리(40)의 내부를 진행하던 빛이 유리(40)와 다른 밀도를 갖는 이물질(60)에 부딪히면 굴절이 되어 지금까지의 빛의 방향과는 다른 진행이 일어나 유리(40)의 경계면에서 임계각보다 작게 진행하는 빛이 굴절을 일으키며 공기층으로 진행된다. 다시 말해서 유리(40)의 내부에 기포(n=1.0003)나 다른 이물질이 있는 지점에서는 빛이 발산되어 카메라(31)가 에러 포인트를 쉽게 찾을 수 있게 된다.
광학 지그부(20)는 피검사체인 유리(40)의 상,하 표면에 빛이 주사되지 않도록 지그(22)를 이용하여 유리의 두께를 적당량 단속한다. 왜냐하면, 먼지(50)에 의해 에러 포인트 검출이 불명확해지는 문제점을 방지하기 위하야 피검사체인 유리(40)의 표면으로 빛이 통과되지 않도록 하여야 하기 때문이다.
광조사부(10)에서 유리(40)의 내부로 진입한 빛은 유리(40)의 내부의 전반사를 통하여 계속 진행되다가 유리(40)와 다른 밀도를 갖는 이물질(60)에 부딪히면 굴절이 되어 지금까지의 빛의 방향과는 다른 진행이 일어나게 되며, 이와같이 다른 각도로 진행되는 빛은 유리(40)의 경계면에서 다시 반사 또는 굴절이 일어나게 된다. 이 경우에, 임계각보다 크게 진행하는 빛은 전반사를 일으켜 다시 유리(40)의 내부로 반사되지만, 임계각보다 작게 진행하는 빛은 굴절을 일으키며 공기층으로 진행된다. 또한, 유리(40)의 내부에서 전반사를 일으켜 계속 진행되던 빛이 또 다른 밀도층과 만나면 상기의 과정을 되풀이하게 된다.
도 5a의 경우는 유리(40)의 내부에 기포, 이물질등의 에러 포인트가 없는 경우로서, 광섬유의 원리와 같이 빛이 외부로 나가지 않고 내부에서 직진성을 가지고 진행한다. 그러므로 유리(40)의 표면상의 먼지(50)가 제1 감지부(30)와 제2 감지부(40)에 의해 감지되지 않게 된다.
도 5b의 경우는 유리(40)의 내부에 기포, 이물질등의 에러 포인트가 있는 경우로서, 유리(40)의 내부를 진행하고 있던 빛이 유리(40)와 다른 밀도층을 갖는 이물질(60)과 접하게 되면 반사와 굴절의 과정에 따라 빛의 경로가 달라지게 되고,이와 같이 달라진 경로의 빛 중에서 일부는 유리(40)의 표면 밖으로 진행하여 제1 검사부(30) 및 제2 검사부(40)에 의해 검사가 진행된다. 이 경우에도 유리 표면상의 먼지(50)는 감지되지 아니한다.
다음에, 유리(40)의 내부로부터 공기층으로 진행된 빛은 제1 검사부(30)의 카메라(31)에 의해 감지되어 일차적으로 이미지가 체킹됨으로써 유리 내부의 밀도가 다른 포인트가 감지되고(S50), 피검사체인 유리(40)의 표면에 발광 포인트 유,무를 검사함으로써 에러 포인트가 존재하는지가 판단된다(S60).
제1 검사부(30)에서 감지된 에러 포인트는 제2 검사부(40)에 의하여 이차적으로 이미지의 체킹이 이루어짐으로써 발광 포인트에 대한 정밀 검사가 행하여지고, 이에따라 에러 포인트의 정확한 현상이 검사된다(S70).
다음에, 검사결과에 따른 에러내용이 화면상에 디스플레이된다(S80).
이어서, 피검사체인 유리(40)가 언로딩되고 광조사부(10)의 동작이 오프되면(S90), 동작이 종료된다(S100).
상술한 바와 같이 이 발명의 실시예에서, 직진성이 있는 광원을 유리의 두께면에 주사하고, 유리의 두께를 통하여 주사되는 빛이 유리와 다른 밀도에 의한 빛의 굴절로 유리 내부의 이물질, 기포, 물방울등을 정밀 검사할 수 있게 함으로써 카메라를 이용한 검사가 가능하도록 하고, 이와 같이 카메라를 검사에 이용할 수 있게 됨에 따라 고정밀 검사를 가능하게 하여 제품의 신뢰도를 향상시키고 제품의 품질을 극대화시키며 제품의 고급화 및 차별화의 효과가 기대되는 유리 검사장치및 제어방법을 제공할 수가 있다. 본 발명에 의하면, 종전에 수동으로 행하여지고 있는 유리의 정밀검사를 자동으로 할 수 있게 되어 제품의 품질이 극대화되고 제품의 고급화 및 차별화가 기대된다. 이 발명의 이와 같은 효과는 유리 검사 분야에서 이 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.

Claims (2)

  1. 일정한 파장을 가지고 있는 직진성이 강한 광을 발생시키는 광조사수단과, 상기 광 조사수단에서 제공되는 광을 피검사체인 유리의 표면이 아닌 두께면에 한정하여 집중적으로 조사시킴으로써 굴절율의 차이에 따라 유리 내부의 이물질로부터 에러 포인트가 발생되도록 하는 광학지그수단과, 상기 광학 지그부상의 피사체에서 반사되는 광량을 카메라를 통하여 감지하여 이미지 처리한 뒤에 에러 포인트를 출력하는 제1 검사수단과, 상기 제1 검사수단으로부터 받은 에러 포인트를 이용하여 정확한 에러의 종류를 판단한 뒤에 검사된 결과를 출력하는 제2 검사수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 검사 장치.
  2. 전원이 공급되면 동작이 시작되어 모든 변수 및 설정을 초기화시키는 단계와, 피검사체인 유리를 로딩하는 단계와, 피검사체인 유리의 공급이 완료된 후 유리의 표면이 아닌 내부에 집중하여 빛을 주사하는 단계와, 굴절율의 차이에 의하여 반사된 빛이 유리의 내부로부터 유리의 외부로 진행되는 경우에 카메라를 이용하여 일차적으로 이미지를 체킹하는 단계와, 피검사체의 표면에 형성되는 발광부의 유,무를 검사함으로써 에러 포인트가 존재하는지를 판단하는 단계와, 이차적으로 이미지를 체킹하여 발광부에 대한 정밀검사를 실시하여 에러내용을 판단하는 단계와, 검사결과에 따른 에러내용을 화면상에 디스플레이하는 단계와, 피검사체를 언로딩하고 광조사부의 동작을 오프시키므로써 종료를 하는 단계를 포함하여 이루어지는것을 특징으로 하는 유리 검사 장치의 제어방법.
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