KR20020094308A - Apparatus and method for inspecting parts - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부품 검사 장치 및, 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 그림자식 모아레(Moire) 방식에 사용되는 기준 격자의 성능이 향상된 부품 검사 장치 및, 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a component inspection apparatus and a method, and more particularly, to a component inspection apparatus and a method for improving the performance of the reference grid used in the shadow moire (Moire) method.
통상적으로 부품을 인쇄 회로 기판에 장착하는 표면 실장기에서는 부품 정렬장치와 함께, 부품 자체의 이상을 검사하는 부품 검사 장치가 구비된다. 통상적으로 부품을 인쇄 회로 기판에 장착하는 표면 실장기에서는 부품 정렬 장치와 함께, 부품 자체의 이상을 검사하는 부품 검사 장치가 구비된다. 부품 검사 장치는, 예를 들면 광원으로부터 입사되어 부품에 투사되는 광의 특성을 이용하여 부품의 이상 여부를 검사한다.Usually, the surface mounter which mounts a component to a printed circuit board is provided with the component aligning apparatus and the component inspection apparatus which inspects the abnormality of the component itself. Usually, in the surface mounter which mounts a component to a printed circuit board, with the component aligning apparatus, the component inspection apparatus which inspects the abnormality of a component itself is provided. The component inspection device inspects whether a component is abnormal using, for example, characteristics of light incident from a light source and projected onto the component.
이와 같은 종래의 부품 검사 장치로서, 미국특허 제5,440,391호에 개시된 부품검사장치가 있다. 이 부품 검사 장치는 경사조명에 의하여 리이드의 그림자의 변위를 측정하는 방식으로 리이드를 구비한 반도체 패키지에 대해서만 검사가 가능하고, BGA 반도체 패키지의 볼에 대한 이상 유무는 검사할 수 없다는 단점이 있다.As such a conventional component inspection apparatus, there is a component inspection apparatus disclosed in US Patent No. 5,440,391. This component inspection apparatus is capable of inspecting only a semiconductor package having a lead in a manner of measuring the displacement of the shadow of the lead by inclined illumination, and has a disadvantage in that it is not possible to inspect an abnormality of the ball of the BGA semiconductor package.
그밖에 종래의 다른 부품 검사 장치로서, 미국특허 제5,628,110호, 제5,177,864호 및, 제5,115,559호에 개시된 부품 검사 장치가 있다. 이 부품 검사 장치는 광삼각법을 이용하여 리이드의 변위를 측정하는 방식으로, 한번의 측정으로 하나의 리이드에 대한 정보만을 얻을 수 있고, 다수 개의 리이드에 대한 정보를 얻을 수 없다. 다수 개의 리이드에 대한 정보를 얻기 위해서는 2차원적으로 스캐닝하여야 하나, 이 또한 시간이 많이 소요되고, 부품의 가장자리에서 광이 산란되어 측정 정밀도가 낮아진다는 단점이 있다.Other conventional component inspection apparatuses include the component inspection apparatus disclosed in US Pat. Nos. 5,628,110, 5,177,864, and 5,115,559. The component inspection apparatus measures the displacement of the lead using the optical triangulation method, and only one lead can be obtained by one measurement, and information about a plurality of leads cannot be obtained. In order to obtain information about a plurality of leads, scanning in two dimensions is required, but this also requires a lot of time, and scatters light at the edge of a component, thereby reducing measurement accuracy.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 모아레 무늬를 이용하여 3차원 형상을 측정하는 방식이 사용될 수 있다. 모아레 무늬를 이용한 부품 검사 장치는 3차원의 형상의 측정시에 측정 대상 물체의 표면에 격자를 새기게 되는데, 이것은 그림자식과 영사식으로 구분할 수 있다. 즉, 격자를 물체의 표면에 형성하는 방식은, 물체의 표면에 직접 격자를 새기는 그림자식 모아레 방식과, 조명광에 의해서 투과형 격자의 그림자가 물체의 표면에 비쳐서 마치 격자가 있는 것처럼 보이게 하는 영사식 모아레 방식이 있다.In order to solve these problems, a method of measuring a three-dimensional shape using a moire fringe may be used. The part inspection apparatus using moire fringes engraves a lattice on the surface of the object to be measured when measuring a three-dimensional shape, which can be classified into a shadow type and a projection type. That is, the method of forming the grid on the surface of the object includes a shadow moiré method which engraves the grid directly on the surface of the object, and a projection moiré which causes the shadow of the transmissive grid to be reflected on the surface of the object by the illumination light to make it look as if the grid is present. There is a way.
상기의 두 가지 방식 중, 그림자식 모아레 방식의 원리를 설명하기 위한 개념도가 도 1에 도시되어 있다.Of the two methods, a conceptual diagram for explaining the principle of the shadow moiré method is shown in FIG.
도면을 참조하면, 측정 물체(14)에 기준 격자(12)를 위치시키고, 광원(11)으로부터 조명을 하게 되면, 측정 물체(14)의 표면에는 기준 격자(12)에 의하여 기준 격자(12)의 그림자가 형성되게 된다. 이렇게 형성된 기준 격자(12)의 그림자 무늬는 반사되어 기준 격자 무늬와 간섭을 일으키게 되어, 모아레 무늬를 형성하게 된다. 이 모아레 무늬 영상은 광원(11)과 소정의 각도를 유지하게 설치된 카메라(13)에 의하여 촬상된다.Referring to the drawings, when the reference grid 12 is placed on the measurement object 14 and illuminated from the light source 11, the reference grid 12 is positioned on the surface of the measurement object 14 by the reference grid 12. Shadows are formed. The shadow pattern of the reference grid 12 thus formed is reflected to cause interference with the reference grid pattern, thereby forming a moire pattern. This moire fringe image is picked up by the camera 13 provided so as to maintain a predetermined angle with the light source 11.
이와 같이 촬상된 모아레 무늬 영상은 한 장만으로는, 측정 물체(14)에 대한 3차원 정보를 얻을 수가 없다. 따라서, 측정 물체(14)에 대한 3차원 정보를 얻기 위하여, 위상 천이법(phase-shifting technique)이 사용될 수 있다. 통상적으로 그림자식 모아레 방식에 사용되는 위상 천이법은 기준 격자(12)를 측정 물체(14)로부터 격자 피치(g)의 간격보다 작은 크기만큼 이동시켜 가면서 촬상한 후, 촬상된 모아레 무늬들을 해석하는 방식이다.The moire-patterned image captured in this manner cannot obtain three-dimensional information about the measurement object 14 with only one sheet. Thus, in order to obtain three-dimensional information about the measurement object 14, a phase-shifting technique can be used. In general, the phase shifting method used in the shadow moiré method performs imaging by moving the reference grid 12 from the measurement object 14 by a size smaller than the interval of the grating pitch g, and then analyzes the captured moire fringes. That's the way.
즉, 기준 격자(12)와 측정 물체(14) 사이의 초기 간격을 L이라고 할 때, 초기 간격으로부터 격자 피치(g)의 1/4씩 증가시키게 된다. 즉 기준 격자(12)와 측정 물체(14) 사이의 간격이 L, L+λ/4, L+λ/2, L+3λ/4, L +λ이 될 때마다 형성된모아레 무늬 영상을 촬상하게 된다. 이 때, 기준 격자(12)와 측정 물체(14) 사이의 상대 변위를 위상으로 나타내면 0, π/2, π, 3π/2, 2π이 된다. 이렇게 얻어진 5장의 모아레 무늬 영상의 각 강도분포를 I1, I2, I3, I4, I5라 하면 다음 식에 의해 위상 값을 얻을 수가 있다.That is, when the initial spacing between the reference grating 12 and the measurement object 14 is referred to as L, it is increased by 1/4 of the grating pitch g from the initial spacing. That is, every time the interval between the reference grid 12 and the measurement object 14 becomes L, L + λ / 4, L + λ / 2, L + 3λ / 4, L + λ, do. At this time, when the relative displacement between the reference grating 12 and the measurement object 14 is represented as a phase, 0, π / 2, π, 3π / 2, and 2π are obtained. If the intensity distributions of the five moire pattern images thus obtained are I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , and I 5 , the phase values can be obtained by the following equation.
그런데, 위상 천이법은 측정분해능이 우수하고, 모아레 무늬 형태에 영향을 받지 않는다는 장점이 있으나, 근원적 단점인 2π모호성(2π-ambiguity)의 문제를 발생시킨다. 즉, 위 식으로부터 구해지는 초기 위상값은 tan-1의 연산의 특성으로 인해 -π와 +π사이의 위상 값만을 가지게 되는데, 이는 측정 물체(14) 상의 연속한 두 점이 일정한 값 이상의 단차를 가지게 되면, 정확한 측정을 할 수 없게 된다.However, the phase shifting method has an excellent measurement resolution and is not affected by the moire pattern, but causes a problem of 2π-ambiguity, which is a fundamental disadvantage. That is, the initial phase value obtained from the above equation has only a phase value between −π and + π due to the characteristic of the operation of tan −1 , so that two consecutive points on the measuring object 14 have a step higher than a certain value. If you do so, you will not be able to make accurate measurements.
한편, 카메라(13)에 촬상된 모아레 무늬 영상에는 기준 격자 무늬가 포함되게 된다. 따라서, 통상적으로 모아레 무늬 영상 내의 기준 격자 무늬를 제거하기 위하여, 카메라(13)의 측정 분해능보다 더 작은 격자 피치를 가지는 기준 격자(12)가 사용되거나, 기준 격자(12)를 이송시켜 등속도 구간에서 스캐닝하는 방식이 사용될 수 있다.On the other hand, the moire fringe image captured by the camera 13 will include a reference grid pattern. Therefore, in order to remove the reference grid pattern in the moire pattern image, the reference grid 12 having a grid pitch smaller than the measurement resolution of the camera 13 is typically used, or the reference grid 12 is transported so that the constant velocity section Scanning in may be used.
그러나, 카메라(13)의 측정 분해능보다 더 작은 격자 피치를 가지는 기준 격자(12)를 사용하는 경우에는, 격자 피치의 크기가 카메라(13)의 측정 분해능에 의하여 제한을 받게 되므로 측정 물체(14)의 종류 변화에 따른 적응력이 떨어진다는 단점이 있을 수 있다. 또한, 기준 격자(12)를 이송시켜 스캐닝하는 방식의 경우에는 기준 격자(12)를 물리적으로 이송시키기 위한 별도의 이송장치가 요구되므로, 부품 검사 장치의 구조가 복잡해지고 그 크기가 커지게 되는 문제점이 있다.However, when using the reference grid 12 having a smaller grid pitch than the measurement resolution of the camera 13, the measurement object 14 is limited because the size of the grid pitch is limited by the measurement resolution of the camera 13. There may be a disadvantage in that the adaptability decreases according to the type change of. In addition, in the case of transporting and scanning the reference grid 12, a separate transport device for physically transporting the reference grid 12 is required, so that the structure of the component inspection device becomes complicated and its size becomes large. There is this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기준 격자를 LCD를 이용하여 생성함으로써, 격자 피치를 측정 범위에 따라 가변할 수 있고, 검출된 모아레 무늬 영상에서 기준 격자 무늬를 제거하기 위해 스캐닝할 때, 기준 격자를 이송시키기 위한 별도의 이송장치가 생략될 수 있는 부품 검사 장치 및, 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by generating a reference grid using the LCD, the grid pitch can be varied according to the measurement range, and the scanning to remove the reference grid pattern in the detected moiré image It is an object of the present invention to provide a component inspection apparatus and method, in which a separate transfer apparatus for transferring a reference grid can be omitted.
도 1에 그림자식 모아레 방식의 원리에 대한 개념도.1 is a conceptual diagram of the principle of the shadow moiré method.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부품 검사 장치의 개략적인 사시도.2 is a schematic perspective view of a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 있어서, LCD를 도시한 분해사시도.3 is an exploded perspective view of the LCD of FIG. 2;
도 4a 및 도 4b는 도 2에 있어서, 측정 부품에 따른 격자의 일예를 각각 도시한 평면도.4A and 4B are plan views each showing an example of a grating according to the measurement component in FIG. 2.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>
21..조명장치 22,41,42..LCD21..Lighting device 22,41,42.LCD
12,22a,41a,42a..기준 격자 13,23..카메라12,22a, 41a, 42a..Reference grid 13,23.Camera
24..미러 g,λ1,λ2..격자 피치Mirror g, λ 1 , λ 2 ..lattice pitch
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부품 검사 장치는, 조명 장치와;Component inspection apparatus according to the present invention for achieving the above object, the lighting device;
상기 조명 장치의 광이 측정 부품에 도달하기 전에 측정 부품에 근접하게 설치되어, 측정 부품의 표면에 기준 격자의 그림자를 형성하는 기준 격자를 생성하기 위한 격자생성용 LCD; 및 상기 조명장치와 소정의 각도를 이루게 설치되어, 상기 기준 격자의 그림자가 기준 격자 상에 결상되어 형성된 모아레 무늬 영상을 촬상하기 위한 카메라; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.A grating generation LCD for generating a reference grating which is installed in proximity to the measuring part before the light of the lighting device reaches the measuring part, thereby forming a shadow of the reference grating on the surface of the measuring part; And a camera installed to form a predetermined angle with the illumination device and configured to capture a moiré pattern image formed by forming a shadow of the reference grid on the reference grid. Characterized in having a.
또한, 본 발명에 따른 부품 검사 방법은, 기준 격자의 격자 피치가 소정의 값을 가지도록 LCD상에서 격자를 생성하는 단계; 조명 장치에 의해 기준 격자를 조명하여 측정 부품의 표면에 기준 격자의 그림자를 형성하는 단계; 상기 측정 부품의 표면에 형성된 기준 격자의 그림자를 기준 격자에 결상시켜 모아레 무늬를 형성하는 단계; 상기 모아레 무늬를 형성한 상태에서 기준 격자의 격자를 LCD 상에서 등속도로 이동시켜가면서 생성하고, 이를 스캐닝하여 카메라로 촬상하는 단계; 및 상기 기준 격자와 측정 부품 사이의 상대 변위를 격자 피치의 1/4만큼 증가 시켜 가면서 상기 단계들을 반복적으로 수행하여 5장의 모아레 무늬 영상을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the component inspection method according to the present invention includes the steps of generating a grating on the LCD such that the grating pitch of the reference grating has a predetermined value; Illuminating the reference grid with an illumination device to form a shadow of the reference grid on the surface of the measurement component; Forming a moire fringe by forming a shadow of the reference grating formed on the surface of the measuring part on the reference grating; Generating a lattice of a reference lattice at the same speed on the LCD in the state where the moire fringe is formed, and scanning and imaging the lattice of the reference lattice; And repeating the above steps by increasing the relative displacement between the reference grating and the measurement component by one quarter of the grating pitch to form five moire fringe images. Characterized in that it comprises a.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2에 도시된 것은 본 발명의 일실시예에 따른 부품 검사 장치를 나타낸 것이다.2 shows a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 부품검사 장치(20)는, 기준 격자(22a)와, 상기 기준 격자(22a)를 조명하여 측정 부품(26)의 표면에 기준 격자(22a)의 그림자를 형성하기 위한 조명 장치(21)와, 상기 기준 격자(22a)의 그림자를 촬상하기 위한 카메라(23)를 기본적으로 구비한다.Referring to the drawings, the component inspection apparatus 20 illuminates the reference grating 22a and the reference grating 22a to form a shadow of the reference grating 22a on the surface of the measurement component 26. 21 and a camera 23 for photographing the shadow of the reference grid 22a are basically provided.
상기 조명 장치(21) 및 카메라(23)는, 조명 장치(21)와 카메라(23)의 거리와, 카메라(23)에서 측정 부품(26)까지의 거리가 같도록 배치된다. 그리고, 상기 기준 격자(22a)가 안착되기 위하여 스테이지(25)가 마련되고, 상기 기준 격자(22a)의 상부에는 측정 부품(26)이 위치되어진다. 즉, 기준 격자(22a)는 측정 부품(26)에 근접하게 위치된다.The illumination device 21 and the camera 23 are arranged such that the distance between the illumination device 21 and the camera 23 and the distance from the camera 23 to the measurement component 26 are the same. In addition, a stage 25 is provided to seat the reference grating 22a, and the measurement component 26 is positioned above the reference grating 22a. That is, the reference grating 22a is located close to the measuring component 26.
상기 기준 격자(22a)는 광이 투과될 수 있는 투과 영역과 광이 투과될 수 없는 불투과 영역으로 구분되어 있으며, 투과 영역 및 불투과 영역은 등간격으로 배치가 되어 있다. 따라서, 소정의 격자 피치(g)를 가지는 직선 격자이다.The reference grating 22a is divided into a transmission region through which light can be transmitted and an opaque region through which light cannot be transmitted, and the transmission region and the opaque region are arranged at equal intervals. Therefore, it is a linear grating having a predetermined grating pitch g.
그리고, 상기 기준 격자(22a)에 있어서, 격자 생성은 LCD(22)에 의한 것이 바람직하다. 여기서, LCD란 분자의 배열이 규칙적인데도 액체처럼 유동적인 것이 물질인 액정을 이용한 디스플레이이다.In the reference grating 22a, the grating generation is preferably performed by the LCD 22. Here, the LCD is a display using a liquid crystal that is a substance that is fluid like a liquid even though the arrangement of molecules is regular.
즉, 액정은 보통은 비틀린 상태로 배열되어 있으며, 편광이 그 속을 통과하면 비틀리게 된다. 이러한 액정 속에 약한 전류를 흐르게 하면 비틀어져 있던 분자가 한 방향으로 질서있게 정렬하므로 편광이 비틀어지지 않게 된다. 액정에 전류를 흐르게 하는 것은 액정의 전후에 있는 두 개의 투명한 전극에 의하여 행해질 수 있다. 이와 같은 현상을 이용하면, LCD상에 격자를 생성시킬 수가 있어, 기존의 론치 룰러(Ronchi Ruler)나 리소그래피(Lithography)에 의하여 격자를 제조하여 이용하는 경우처럼 격자의 교체가 필요없게 된다. 상기 LCD(22)에 대한 보다 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.That is, the liquid crystals are usually arranged in a twisted state, and are twisted when polarized light passes through them. When a weak current flows in such a liquid crystal, the twisted molecules are arranged in one direction in order to prevent the polarization from twisting. The flow of current through the liquid crystal can be done by two transparent electrodes before and after the liquid crystal. By using such a phenomenon, the lattice can be generated on the LCD, so that the lattice replacement is not required as in the case of manufacturing and using the lattice by conventional Ronchi Ruler or lithography. A more detailed description of the LCD 22 will be described later with reference to FIG. 3.
한편, 상기 조명 장치(21)의 광이 미러(24)를 거쳐, 측정 물체(26)의 앞에 위치된 기준 격자(22a)를 통과하게 되면 측정 물체(26)의 표면에는 기준 격자(22a)의 그림자가 형성된다.On the other hand, when the light of the illumination device 21 passes through the mirror 24 and the reference grating 22a positioned in front of the measurement object 26, the surface of the measurement object 26 is connected to the reference grating 22a. A shadow is formed.
이 때, 측정 부품(26)의 표면이 변형되어 있으면 변형된 표면의 형상에 따라 기준 격자(22a)의 그림자가 휘어진 형태로 측정 부품(26)의 표면에 형성될 것이다.At this time, if the surface of the measuring component 26 is deformed, the shadow of the reference grid 22a will be bent on the surface of the measuring component 26 according to the shape of the deformed surface.
그리고, 형성된 기준 격자(22a)의 그림자 무늬는 반사되어 기준 격자 무늬와 겹쳐져 간섭을 일으키게 되어 모아레 무늬를 형성하게 된다.Then, the shadow pattern of the formed reference grid 22a is reflected and overlaps the reference grid pattern to cause interference, thereby forming a moire pattern.
한편, 모아레 무늬 영상에는 기준 격자 무늬가 포함이 되어 있으므로, 순수 모아레 무늬 영상을 얻기 위해서 상기 기준 격자 무늬를 제거하여야 한다.On the other hand, since the moire pattern image includes a reference grid pattern, the reference grid pattern must be removed to obtain a pure moire pattern image.
이를 위해 종래에 물리적으로 기준 격자를 이송시키는 것과 동일한 효과를 가지도록 LCD(22) 상에서 기준 격자(22a)의 격자를 등속도로 X축 방향으로 이동시켜가면서 생성하고, 이를 스캐닝하여 카메라(23)로 촬상한다.To this end, the grid of the reference grid 22a is generated while moving in the X-axis direction at the same speed on the LCD 22 so as to have the same effect as the conventional transport of the reference grid physically, and scanned to the camera 23 Take a picture.
이와 같이, 격자를 등속도로 이동시켜 가면서 스캐닝하게 되면, 기준 격자 무늬는 촬상한 모아레 무늬 영상내에서 흑색과 백색의 평균값을 가진다. 따라서, 촬상한 모아레 무늬 영상에 있어서, 기준 격자 무늬는 평균값으로 나타내어 사라지고, 순수한 모아레 무늬 영상만을 검출할 수 있게 된다.As described above, when the grating is scanned at a constant speed, the reference grating has an average value of black and white in the captured moiré image. Therefore, in the captured moiré patterned image, the reference lattice pattern is represented as an average value and disappears, and only a pure moiré patterned image can be detected.
한편, 상기 부품 검사 장치(20)로부터 측정 부품(26)의 3차원 정보를 얻기 위하여 위상 천이법이 사용되며, 이를 위해 기준 격자(22a)와 측정 부품(26) 사이의 간격을 가변시켜야 한다.On the other hand, the phase shift method is used to obtain the three-dimensional information of the measurement component 26 from the component inspection device 20, for this purpose it is necessary to vary the interval between the reference grating 22a and the measurement component 26.
바람직하게는, 기준 격자(22a)와 측정 부품(26) 사이의 간격을 가변시키기 위하여, 측정 부품(26)의 상부에는 노즐(27)이 구비된 직선 이송장치(미도시)가 마련될 수 있다.Preferably, in order to vary the distance between the reference grating 22a and the measurement component 26, a linear transfer device (not shown) having a nozzle 27 may be provided on the upper portion of the measurement component 26. .
상기 노즐(27)이 구비된 직선 이송장치는 상기 부품 검사 장치(20)에 포함되지 않으므로, 부품 검사 장치(20)의 구조가 보다 단순화될 수가 있다. 한편, 측정 부품(26)을 이송시키기 위한 수단으로서 노즐(27)에 한정되지는 않는다.Since the linear feed apparatus provided with the nozzle 27 is not included in the component inspecting apparatus 20, the structure of the component inspecting apparatus 20 may be simplified. In addition, it is not limited to the nozzle 27 as a means for conveying the measuring component 26. FIG.
상기 직선 이송 장치의 노즐(27)에 의하여 측정 부품(26)은 흡착되어, Z축 방향으로 이송이 가능하게 된다.The measurement component 26 is attracted by the nozzle 27 of the linear transfer apparatus, and the conveyance in the Z-axis direction is possible.
도 3에는 도 2의 LCD에 대한 분리사시도가 도시되어 있다.3 is an exploded perspective view of the LCD of FIG. 2.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LCD(22)는, 전면 투명 기판(31) 및 배면 투명 기판(32)이 마련되고, 그 사이에 액정층(33)이 형성된다. 상기 전면 투명 기판(31) 및 배면 투명 기판(32)은 유리 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 복굴절성이 없는 것이 바람직하다.Referring to the drawings, in the LCD 22 according to the embodiment of the present invention, the front transparent substrate 31 and the rear transparent substrate 32 are provided, and the liquid crystal layer 33 is formed therebetween. The front transparent substrate 31 and the rear transparent substrate 32 may be made of glass or plastic, and preferably have no birefringence.
상기 전면 투명 기판(31)과 배면 투명 기판(32)에는 각각 상부전극(34)과 하부전극(35)이 형성되어, 상기 액정층(33)의 전후에 위치된다. 상기 상부전극(33)은 전면 투명 기판(31)에 격자(34a) 형태로 배열되어 형성되고, 상기 하부전극(35)은 배면 투명 기판(32)에 평면 형태로 형성된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상부전극이 평면 형태로 형성되고, 하부전극이 격자 형태로 배열되어 형성되는 것도 가능하다.An upper electrode 34 and a lower electrode 35 are formed on the front transparent substrate 31 and the rear transparent substrate 32, respectively, and are positioned before and after the liquid crystal layer 33. The upper electrode 33 is formed in the form of a lattice 34a on the front transparent substrate 31, and the lower electrode 35 is formed in a planar shape on the rear transparent substrate 32. However, the present invention is not limited thereto, and the upper electrodes may be formed in a planar shape, and the lower electrodes may be formed in a lattice form.
그리고, 상기 상부전극(34) 및 하부전극(35)은 ITO 투명전극인 것이 바람직하며, 상기 상부전극(34)의 격자(34a) 간격 또한 다양한 격자 피치를 가질 수 있도록 조밀하게 형성되는 것이 바람직할 것이다.The upper electrode 34 and the lower electrode 35 are preferably ITO transparent electrodes, and the upper electrode 34 and the lower electrode 35 may be densely formed so that the interval between the lattice 34a of the upper electrode 34 may also have various lattice pitches. will be.
상기 상부전극(34)과 하부전극(35)들에 가해지는 전류는 미도시된 제어장치로부터 제어된다. 그리고, 상기 상부전극(34)의 격자(34a)에 있어서, 각 격자(34a)에는 독립적으로 전류가 흐르게 된다.The current applied to the upper electrode 34 and the lower electrode 35 is controlled from a controller not shown. In the grating 34a of the upper electrode 34, current flows independently of each grating 34a.
상기 구성을 가지는 LCD(22)의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the LCD 22 having the above configuration will be described below.
상기 하부전극(35)에 전류를 가한 상태에서, 상부전극(34)의 격자(34a)들 중 선택적으로 전류를 가하게 되면, 전류가 가해진 격자(34a)는 상기 격자(34a)와 접한 액정의 분자를 질서있게 정렬시킴으로써, 빛이 액정층(33)을 투과되지 못하게 한다. 한편, 전류가 가해지지 않은 격자(34a)와 접한 액정층(33)으로는 빛이 투과된다. 따라서, 액정층(33)은 광 투과 영역과 불투과 영역으로 나뉘어지게 된다.When the current is applied to the lower electrode 35, if a current is selectively applied among the lattice 34a of the upper electrode 34, the applied lattice 34a is a molecule of liquid crystal in contact with the lattice 34a. By orderly ordering, the light is not transmitted through the liquid crystal layer 33. On the other hand, light is transmitted through the liquid crystal layer 33 in contact with the grating 34a to which no current is applied. Therefore, the liquid crystal layer 33 is divided into a light transmitting region and an opaque region.
상기와 같이, LCD(22)상에 기준 격자(22a)를 생성할 수 있게 된다. 게다가, 상부전극(34)의 격자(34a)에 선택적으로 전류를 가함으로써, 전술한 바와 같이, LCD(22)상에 기준 격자(22a)가 소정의 격자 피치를 가질 수 있게 되며, 물리적으로 기준 격자(22a)를 이송시키는 것과 동일한 효과를 가지도록 LCD(22) 상에 격자를 등속도로 이동시키는 것이 구현가능해진다.As described above, the reference grid 22a can be generated on the LCD 22. In addition, by selectively applying a current to the grating 34a of the upper electrode 34, as described above, the reference grating 22a on the LCD 22 can have a predetermined grating pitch, and the physical reference It is feasible to move the grid on the LCD 22 at constant velocity so as to have the same effect as transferring the grid 22a.
도 4a 및 도 4b는 각각 부품(33,34)의 종류에 따른 기준 격자(41a,42a)의 일예를 나타낸다.4A and 4B show examples of the reference grids 41a and 42a according to the types of the components 33 and 34, respectively.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기준 격자들(41a,42a)은 각각 LCD(41,42) 상에 생성되어 있다.4A and 4B, reference gratings 41a and 42a are generated on LCDs 41 and 42, respectively.
그리고, 측정 부품들(43,44)은 BGA타입의 부품인데, 측정하고자 하는 대상이 볼(43a,44a)이라면, 도 4a의 볼(43a)이 도 4b의 볼(44a)보다 크기가 작으므로, 도 4a의 기준 격자(41a)의 격자 피치(λ1)가 도 4b의 기준 격자(42a)의 격자 피치(λ2)보다 작게 형성됨이 바람직할 것이다.In addition, the measuring parts 43 and 44 are BGA type parts. If the targets to be measured are the balls 43a and 44a, the balls 43a of FIG. 4a are smaller than the balls 44a of FIG. 4b. 4A, the grating pitch λ 1 of the reference grating 41a of FIG. 4A may be smaller than the grating pitch λ 2 of the reference grating 42a of FIG. 4B.
예를 들어, 도 4b의 기준 격자(42a)를 도 4a의 부품(43)에 적용한다면, 격자 피치(λ2)가 볼(43a)에 대하여 측정하고자 하는 범위보다 크게 되어, 2π모호성의 문제가 발생될 수 있을 것이다. 또한, 도 4a의 기준 격자(41a)를 도 4b의 부품(44)에 적용한다면, 2π모호성의 문제가 발생되지 않고, 보다 정밀하게 측정을 할 수 있으나, 그와 같이 정밀하게 측정될 필요성이 없다면, 상기 도 4a의 기준 격자(41a)를 적용하는 것은 적합하지가 않고 비효율적인 것이다.For example, if the reference grating 42a of FIG. 4B is applied to the component 43 of FIG. 4A, the grating pitch λ 2 becomes larger than the range to be measured with respect to the ball 43a, resulting in a problem of 2π ambiguity. May be generated. In addition, if the reference grating 41a of FIG. 4A is applied to the component 44 of FIG. 4B, the problem of 2π ambiguity does not occur and measurement can be made more precisely. The application of the reference grid 41a of FIG. 4A is not suitable and inefficient.
이와 같이, 격자 피치(λ1,λ2)는 측정하고자 하는 측정범위와 측정목적에 따라 적절하게 가변되어 사용됨이 바람직하다.As such, the lattice pitches λ 1 and λ 2 may be appropriately changed and used according to the measurement range and measurement purpose to be measured.
또한, 측정 부품(43,44)의 종류에 따라 격자 피치(λ1,λ2)를 가변시키는 것 이외에, 동일한 부품일 경우에도 측정하고자 하는 정밀도에 따라 격자 피치를 가변시키는 것도 가능할 것이다.In addition to varying the lattice pitches λ 1 and λ 2 according to the types of the measuring components 43 and 44, the lattice pitch may also be varied according to the accuracy to be measured even in the same component.
상기의 구성을 가진 부품 검사 장치(20)의 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the component inspection apparatus 20 having the above configuration will be described with reference to FIG. 2 as follows.
먼저 측정 부품(26) 앞에 설치된 LCD(22) 상에 측정하고자 하는 측정 범위에 맞게 격자 피치(g)를 가지도록 기준 격자(22a)를 생성시킨다.First, the reference grating 22a is generated to have a grating pitch g in accordance with the measurement range to be measured on the LCD 22 installed in front of the measuring component 26.
조명장치(21)로부터 미러(24)를 통하여 기준 격자(22a)를 조명하여 측정 부품(26) 상에 기준 격자(22a)의 그림자를 형성하면, 상기 기준 격자(22a)의 그림자 는 측정 부품(26)에 따라 휘어지게 되고, 휘어진 기준 격자(22a)의 그림자는 반사되어 기준 격자(22a) 상에 결상된다. 상기 기준 격자(22a)의 그림자와 기준 격자(22a)는 간섭을 일으키게 되어 모아레 무늬가 형성된다.When the illumination grid 21 illuminates the reference grid 22a through the mirror 24 to form a shadow of the reference grid 22a on the measurement component 26, the shadow of the reference grid 22a is measured. 26, the shadow of the curved reference grid 22a is reflected and imaged on the reference grid 22a. The shadow of the reference grating 22a and the reference grating 22a cause interference to form a moire fringe.
이 때, LCD(22) 상에서 격자를 등속도로 이동시켜가면서 생성하고, 이를 스캐닝하여 카메라(23)로 촬상한다. 그 다음, LCD(22) 상의 기준 격자(22a)와 측정부품(26) 사이의 상대 변위가 격자 피치(g)의 1/4 이 되도록 측정 부품(26)을 이송시킨다.At this time, the grid is generated on the LCD 22 while moving at a constant speed, and the image is scanned and photographed by the camera 23. Then, the measuring part 26 is transferred so that the relative displacement between the reference grating 22a on the LCD 22 and the measuring part 26 is 1/4 of the grating pitch g.
상기 과정을 반복하여 LCD(22) 상의 기준 격자(22a)와 측정 부품(26) 사이의 상대 변위가 격자 피치(g)의 값이 될 때까지 격자 피치(g)의 1/4만큼씩 증가시켜가면서, 5장의 모아레 무늬 영상들을 각각 얻고 카메라(23)로 촬상한다.The above process is repeated to increase by a quarter of the grating pitch g until the relative displacement between the reference grating 22a on the LCD 22 and the measurement component 26 becomes the value of the grating pitch g. On the way, each of the five moire-patterned images are obtained and photographed with the camera 23.
이와 같이 촬상하여 얻어진 모아레 무늬 영상들은 신호 처리부(미도시)에 의하여 모아레 무늬 영상으로부터 기준 격자 무늬를 제거하는 과정을 거쳐, 기준 격자(22a)로부터의 측정 부품(26)의 표면까지의 거리인 W를 구한다.The moire pattern images obtained by capturing in this manner are removed by the signal processing unit (not shown) from the moire pattern image to remove the reference grid pattern, and thus the distance W from the reference grid 22a to the surface of the measurement component 26. Obtain
즉, 기준 격자 무늬가 제거된 순수한 모아레 무늬 영상들의 강도 분포를 각각 I1, I2, I3, I4, I5라 할 때, 전술한 수학식 1로부터 위상 값(Φ)을 구할 수 있다. 수학식 1로부터 구해진 위상 값(Φ)은 아래 수학식 2에 다시 대입되어, W를 구할 수 있다.That is, when the intensity distributions of the pure moire fringe images from which the reference lattice is removed are I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , and I 5 , respectively, the phase value Φ may be obtained from Equation 1 described above. . The phase value? Obtained from Equation 1 can be substituted into Equation 2 below to obtain W.
여기서, g는 격자 피치이다.Where g is the lattice pitch.
상기 과정을 거쳐 구해진 W는 측정 부품(26)에 대한 3차원 정보를 제공한다. 따라서, 이러한 3차원 정보는 부품의 위치, 리이드 또는 볼에 관련된 것으로서, 이를 통해서 부품의 위치, 리이드 들뜸의 측정 및, 볼의 검사를 수행할 수가 있게 된다.W obtained through the above process provides three-dimensional information about the measurement component 26. Therefore, such three-dimensional information relates to the position of the part, the lead or the ball, through which the position of the part, the measurement of the lead lift, and the inspection of the ball can be performed.
상술한 바와 같이, LCD를 이용하여 기준 격자를 생성함으로써, 격자 피치를 측정하고자 하는 측정범위에 맞게 가변시킬 수 있어, 2π모호성 문제를 해결할 수 있으며, 기준 격자를 이송시키기 위한 별도의 하드웨어적인 이송장치가 생략될 수 있다.As described above, by generating a reference grid using the LCD, the grid pitch can be varied according to the measurement range to be measured, thereby solving the 2π ambiguity problem, and a separate hardware transfer device for transferring the reference grid. May be omitted.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Could be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (4)
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