KR20050060807A - Device for optical axis compensation of industrial camera - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업현장에서 카메라를 이용한 검사 및 자동화 장비를 구성할 때 카메라에서 센서와 렌즈의 정렬, 센서와 하우징의 정렬, 궁극적으로 거치대와 센서의 정렬을 보정 할수 있는 하우징 구조에 관한 발명으로서, 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치는 센서가 실장되어진 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판이 위치 보정 가능한 상태로 결합되는 센서치구와; 상기 센서치구가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a housing structure that can correct the alignment of the sensor and the lens, the alignment of the sensor and the housing, and ultimately the alignment of the cradle and the sensor in the camera when configuring inspection and automation equipment using the camera in the industrial field. An optical axis correction device for an industrial camera according to the present invention includes: a printed circuit board on which a sensor is mounted; A sensor jig coupled to the printed circuit board in a position correctable state; Characterized in that the sensor jig comprises a lens barrel jig coupled to a height-correctable state.
상기와 같은 본 발명은 기존에 거치대를 이용한 광축보정하던 것을 센서가 부착된 인쇄회로기판에서 이루어지도록 함으로써, 카메라 설치 시, 발생하는 거치대 및 보정용 기구물의 제작비용을 절감할 수 있고, 설치시간을 최소화 할 수 있으며, 카메라 하우징의 크기 및 중량을 증가시키지 않도록 하여 광학테이블의 장대화를 방지할 수 있다.The present invention as described above is to make the optical axis correction using the holder in the printed circuit board attached to the sensor, it is possible to reduce the manufacturing cost of the cradle and the correction mechanism generated when the camera is installed, and minimize the installation time It is possible to prevent the length of the optical table from being increased by not increasing the size and weight of the camera housing.
Description
본 발명은 산업현장에서 카메라를 이용한 검사 및 자동화 장비를 구성할 때 카메라에서 센서와 렌즈의 정렬, 센서와 하우징의 정렬, 궁극적으로 거치대와 센서의 정렬을 보정 할수 있는 하우징 구조에 관한 발명이다.The present invention relates to a housing structure that can correct the alignment of the sensor and the lens, the alignment of the sensor and the housing, and ultimately the alignment of the cradle and the sensor in the camera when configuring the inspection and automation equipment using the camera in the industrial field.
도 1은 일반적인 산업용 영상 카메라의 주요구성을 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같은 일반적인 산업용 영상 카메라의 구성은, 센서(10)가 실장 되어진 인쇄회로기판(20)과, 상기 인쇄회로기판(20)이 결합되는 센서치구(30)와, 상기 센서치구(30)가 결합되는 경통렌즈치구(40)와, 상기 경통렌즈치구(40) 전면에 부착되는 경통(50)과, 바닥면(60)과, 후면 커넥터치구(70)으로 구성된다.1 is a schematic view showing the main configuration of a general industrial video camera, the configuration of a general industrial video camera as shown in the figure, the printed circuit board 20 on which the sensor 10 is mounted, and the printed circuit board ( A sensor jig 30 to which 20 is coupled, a barrel lens jig 40 to which the sensor jig 30 is coupled, a barrel 50 attached to the front surface of the lens jig 40, and a bottom surface 60. ) And a rear connector jig 70.
상기와 구성으로 이루어지는 종래의 단일/다중 카메라(1)를 영상시스템에 적용하여 설치하기 위해서는 도 2에서 보여지는 바와 같은 광학계 정렬을 위한 별도의 보정기구(2)를 통해 거치대(3)에 설치한 후, 실제의 영상을 보면서 카메라 거치대(3) 및 보정기구(2)의 자유도를 이용하여 보정이 이루어지도록 하였다.In order to install and apply the conventional single / multi camera 1 having the above-described configuration to the imaging system, it is installed on the holder 3 through a separate correction mechanism 2 for optical system alignment as shown in FIG. 2. After that, the correction is performed by using the degrees of freedom of the camera holder 3 and the correction mechanism 2 while watching the actual image.
그러나, 상기와 같은 보정방법은 단지 영상의 위치 및 화각을 보정할 뿐, 렌즈와 센서의 광축이 일치하고 있는지 알 수 없어, 이때 생기는 오차 및 왜곡에 대한 보정이 불가능한 문제가 있었다.However, the above-described correction method only corrects the position and angle of view of the image, and it is not known whether the optical axes of the lens and the sensor coincide.
이러한, 이유로 정밀 계측을 위한 카메라 거치대(3)에는 3축 이상의 교정이 가능한 보정기구가 사용되어야 함에 따라, 카메라의 물리적 크기와 무게를 가중시키는 한편, 카메라의 정렬을 위한 공간이 필요함에 파노라마와 같은 연속연결 영상의 획득하기 위한 장치의 구현에 많은 어려움이 있었다.For this reason, as the camera holder 3 for precision measurement must use a correction mechanism capable of more than three axes of calibration, it increases the physical size and weight of the camera and requires space for camera alignment. There have been many difficulties in the implementation of a device for acquiring continuous connection images.
또한, 카메라 전체를 움직여 화각을 보정함에 따라 렌즈의 오차를 유발할 수 있을 뿐 아니라, 카메라의 각 부품들을 결합하는 과정에서 발생하는 오차들을 보정하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.In addition, as the entire angle of the camera is corrected to correct the angle of view, the lens may not only cause errors, but it also takes a long time to correct errors occurring in the process of combining the components of the camera.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.The present invention is proposed to solve the above problems, the object of the present invention is as follows.
첫째, 렌즈의 화각보정과 위치보정이 동시에 이루질 수 있도록 하는 산업용 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.First, it is to provide an optical camera compensator for an industrial camera that allows the angle of view and position correction of a lens to be simultaneously performed.
둘째, 거치대에 카메라를 설치한 후, 추가적인 광축 보정작업이 최소화되고, 보정을 위한 별도의 기구물을 사용하지 않아 작업의 간편성과 더불어 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 산업용 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.Second, after installing the camera in the cradle, additional optical axis correction work is minimized, and it is to provide the optical axis correction device of the industrial camera that can achieve cost savings and simplicity of operation by not using a separate mechanism for correction. .
셋째, 렌즈와 센서의 광축을 근본적으로 일치시킬 수 있게되어 제품의 신뢰성을 높이도록 하는 산업용 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.Third, it is possible to fundamentally coincide the optical axes of the lens and the sensor to provide an optical axis correction device of the industrial camera to improve the reliability of the product.
넷째, 산업현장에 카메라를 설치하는데 걸리는 시간이 단축됨으로서, 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 산업용 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.Fourth, to reduce the time taken to install the camera in the industrial field, to provide an optical axis correction device of the industrial camera to achieve a cost reduction.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치는 센서가 실장되어진 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판이 위치 보정 가능한 상태로 결합되는 센서치구와; 상기 센서치구가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Optical axis correction device for an industrial camera according to the present invention for achieving the above object is a printed circuit board mounted with a sensor; A sensor jig coupled to the printed circuit board in a position correctable state; Characterized in that the sensor jig comprises a lens barrel jig coupled to a height-correctable state.
여기서, 상기 센서치구는 인쇄회로기판을 상면에 거치 시키기 위한 수평 거치부를 형성하고, 상기 수평 거치부의 네 변으로부터 일정높이 입설되어 상기 인쇄회로기판이 이탈됨과 동시에 별도의 위치보정부재를 결합하여 상기 인쇄회로기판의 좌우위치가 보정되도록 한 수직 고정부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the sensor jig forms a horizontal mounting portion for mounting the printed circuit board on the upper surface, and is placed at a certain height from the four sides of the horizontal mounting portion is separated from the printed circuit board at the same time the separate position correction member is coupled to the printing Characterized in that it consists of a vertical fixing portion for correcting the left and right positions of the circuit board.
여기서, 상기 센서치구 내에 인쇄회로기판이 전후좌우로의 유동이 가능한 상태로 결합되는 것을 특징으로 한다.Here, the printed circuit board is coupled to the sensor jig in a state capable of moving back, front, left, and right.
여기서, 상기 수직 고정부는 수평 거치부의 각 변에 2개씩 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the vertical fixing part is characterized in that formed on each side of the two horizontal holder.
여기서, 상기 수직 고정부에는 별도의 위치보정부재를 체결하기 위한 체결 홀을 적어도 하나 이상 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, at least one fastening hole for fastening a separate position correction member is formed in the vertical fixing part.
여기서, 상기 별도의 위치보정부재는 나사인 것을 특징으로 한다.Here, the separate position correction member is characterized in that the screw.
여기서, 상기 인쇄회로기판이 센서치구 상에 위치 보정되고 나서, 별도의 기판고정부재에 의해 상부 모서리 네 곳이 센서치구에 체결되도록 하여 움직임이 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, the position of the printed circuit board is corrected on the sensor jig, and the four upper corners are fastened to the sensor jig by a separate substrate fixing member so that the movement is fixed.
여기서, 상기 경통렌즈치구는 중앙에 센서 투과창을 갖는 경통렌즈 결합부를 형성하고, 상기 경통렌즈 결합부의 외측 각 모서리부에 센서치구와의 높낮이 조절을 통한 화각보정이 이루어질 수 있도록 화각보정부재를 체결하기 위한 체결 홀을 적어도 하나 이상씩 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, the barrel lens fixture forms a barrel lens coupling portion having a sensor transmission window in the center, and fastens the angle of view correction member to adjust the angle of view through the height adjustment with the sensor fixture on each outer corner of the lens barrel coupling portion. Characterized in that forming at least one fastening hole for.
여기서, 상기 경통렌즈치구와 센서치구의 화각보정이 이루어지고 나서, 별도의 렌즈고정부재를 경통렌즈치구의 모서리 네 곳에 체결시켜 센서치구와의 움직임이 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, after the angle of view correction of the barrel lens jig and the sensor jig is made, the lens fixing member is fastened to four corners of the barrel lens jig to be fixed to the movement of the sensor jig.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 상면구조를 보인 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 저면구조를 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 단면구조를 개략 단면도이다.Figure 3 is a perspective view showing the top structure of the optical axis correction apparatus of the industrial camera according to the invention, Figure 4 is a perspective view of the bottom structure of the optical axis correction apparatus of the industrial camera according to the invention, Figure 5 is an optical axis of the industrial camera according to the present invention The cross-sectional structure of the compensator is a schematic cross-sectional view.
동 도면에서 보여지는 바와 같은 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치는 센서(110)가 실장되어진 인쇄회로기판(120)과, 상기 인쇄회로기판(120)이 위치 보정 가능한 상태로 결합되는 센서치구(130)와, 상기 센서치구(130)가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구(140)를 포함하여 구성된다.The optical axis correction apparatus of the industrial camera according to the present invention as shown in the figure is a sensor jig coupled to the printed circuit board 120, the sensor 110 is mounted, and the printed circuit board 120 in a position-correctable state 130 and the lens jig 140 is coupled to the sensor fixture 130 in a state capable of height correction.
상기 센서치구(130)는 인쇄회로기판(120)을 상면에 거치 시키기 위한 수평 거치부(131)를 형성하고, 상기 수평 거치부(131)의 네 변으로부터 일정높이 입설되어 상기 인쇄회로기판(120)이 이탈됨과 동시에 별도의 위치보정부재(135)를 결합하여 상기 인쇄회로기판(120)의 좌우위치가 보정되도록 한 수직 고정부(133)로 구성된다.The sensor jig 130 forms a horizontal mounting portion 131 for mounting the printed circuit board 120 on an upper surface thereof, and is installed at a predetermined height from four sides of the horizontal mounting portion 131 so as to mount the printed circuit board 120. ) Is coupled to the separate position correction member 135 at the same time is composed of a vertical fixing portion 133 to correct the left and right positions of the printed circuit board 120.
이때, 상기 센서치구(130) 내에 인쇄회로기판(120)이 전후좌우로의 유동이 가능한 상태로 결합되도록 하고, 상기 수직 고정부(133)는 수평 거치부(131)의 각 변에 2개씩 형성되도록 한다.In this case, the printed circuit board 120 in the sensor jig 130 is coupled in a state capable of moving back and forth, left and right, and two vertical fixing parts 133 are formed on each side of the horizontal mounting part 131. Be sure to
상기 각 수직 고정부(133)에는 별도의 위치보정부재(135)를 체결하기 위한 체결 홀(133a)을 적어도 하나 이상 형성하도록 하는데, 본 발명에서는 2개의 체결 홀(133a)이 형성되도록 하고 있다. 상기 별도의 위치보정부재(135)는 나사를 사용한다.At least one fastening hole 133a for fastening a separate position correcting member 135 is formed in each of the vertical fixing parts 133. In the present invention, two fastening holes 133a are formed. The separate position correction member 135 uses a screw.
그리고, 상기 경통렌즈치구(140)는 중앙에 센서 투과창(143a)을 갖는 경통렌즈 결합부(143)를 형성하고, 상기 경통렌즈 결합부(143)의 외측 각 모서리부에 센서치구(130)와의 높낮이 조절을 통한 화각보정이 이루어질 수 있도록 화각보정부재(147)를 체결하기 위한 체결 홀(145)을 적어도 하나 이상, 바람직하게는 2개씩이 형성되도록 한다.In addition, the barrel lens fixture 140 forms a barrel lens coupling part 143 having a sensor transmission window 143a at the center thereof, and a sensor jig 130 at each outer corner of the barrel lens coupling part 143. At least one, preferably two or more fastening holes 145 for fastening the angle of view correction member 147 may be formed so that the angle of view correction may be achieved by adjusting the height of the angle.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 조립공정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the assembly process of the present invention having the configuration as described above is as follows.
우선, 센서(110)를 인쇄회로기판(120)에 고정한다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(120)을 센서치구(130)에 위치 보정하여 결합시키도록 한다.First, the sensor 110 is fixed to the printed circuit board 120. Then, the printed circuit board 120 is coupled to the sensor fixture 130 by position correction.
이때, 위치 보정방법은 센서치구(130)의 각 수직 고정부(133)에 체결된 위치보정부재(135)를 육각렌치 또는 기타의 수단을 사용하여 전/후진시킴으로서 가능해진다. 도 3에서 보여지는 본 발명의 위치보정부재(135)는 한 변에 4개씩 총 16개가 사용되어 미세한 위치의 보정까지 가능하다.At this time, the position correction method is made possible by moving the position correction member 135 fastened to each vertical fixing portion 133 of the sensor fixture 130 by using a hexagon wrench or other means. The position correction member 135 of the present invention shown in FIG.
다음으로, 상기 인쇄회로기판(120)이 센서치구(130) 상에 위치 보정되고 나면, 도 3에서 보는 바와 같이 별도의 기판고정부재(121)에 의해 인쇄회로기판(120)의 상부 모서리 네 곳을 센서치구(130)에 체결시켜 움직임이 고정되도록 한다.Next, after the printed circuit board 120 is corrected in position on the sensor fixture 130, as shown in FIG. 3, four upper edges of the printed circuit board 120 are formed by a separate substrate fixing member 121. To the sensor jig 130 to fix the movement.
그리고는, 고정이 완료된 센서치구(130)를 경통렌즈치구(140)와 결합시키도록 하는데, 이때도 역시, 별도의 화각보정부재(147)를 사용하여 이용하여 센서치구(130)에 결합된 센서(110)와 경통렌즈치구(140)에 결합되는 렌즈의 화각보정이 이루어지도록 한다.Then, the fixed jig jig 130 is coupled to the lens barrel jig 140, but also, the sensor coupled to the sensor jig 130 by using a separate angle of view correction member 147. An angle of view correction of the lens 110 coupled to the lens barrel jig 140 is performed.
이때, 화각보정방법은 경통렌즈치구(140)의 각 모서리부에 체결된 화각보정부재(147)를 육각렌치 또는 기타의 수단을 사용하여 상/하 이동시킴으로서 가능해진다. 도 4에서 보여지는 본 발명의 화각보정부재(147)는 한 모서리에 2개씩 총 8개가 사용되도록 하여 미세한 화각보정이 가능하도록 한다.At this time, the angle of view correction method is enabled by moving the angle of view correction member 147 fastened to each corner of the barrel lens jig 140 by using a hexagon wrench or other means. The angle of view correction member 147 of the present invention shown in FIG. 4 allows a total of eight angles of two at one corner to enable fine angle of view correction.
상기 경통렌즈치구(140)와 센서치구(130)의 화각보정이 이루어지고 나서, 별도의 렌즈고정부재(141)를 경통렌즈치구(140)의 모서리 네 곳에 체결시켜 센서치구(130)와의 움직임이 고정되도록 한다.After the angle of view correction of the lens barrel jig 140 and the sensor jig 130 is made, the separate lens fixing member 141 is fastened to four corners of the lens jig 140 to move with the sensor jig 130. To be fixed.
상기와 같은 본 발명은 기존에 거치대를 이용한 광축보정하던 것을 센서(110)가 부착된 인쇄회로기판(120)에서 이루어지도록 함으로써, 카메라 설치 시, 발생하는 거치대 및 보정용 기구물의 제작비용을 절감할 수 있고, 설치시간을 최소화 할 수 있으며, 카메라 하우징의 크기 및 중량을 증가시키지 않도록 하여 광학테이블의 장대화를 방지할 수 있다.The present invention as described above is to make the optical axis correction using the holder in the printed circuit board 120 is attached to the sensor 110, it is possible to reduce the manufacturing cost of the cradle and the mechanism for calibration, which occurs when the camera is installed. In addition, the installation time can be minimized, and the size and weight of the camera housing may not be increased, thereby preventing the longness of the optical table.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다. The present invention has the following effects.
첫째, 렌즈의 화각보정과 위치보정이 동시에 이루질 수 있게 되는 효과가 있다.First, the angle of view and position correction of the lens can be achieved at the same time.
둘째, 거치대에 카메라를 설치한 후, 추가적인 광축 보정작업이 최소화되고, 보정을 위한 별도의 기구물을 사용하지 않아 작업의 간편성과 더불어 비용 절감의 효과를 갖는다.Second, after installing the camera on the cradle, additional optical axis correction work is minimized, and there is no effect of using a separate device for correction, thereby reducing the cost and convenience of the work.
셋째, 렌즈와 센서의 광축을 근본적으로 일치시킬 수 있게되어 제품의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.Third, it is possible to fundamentally match the optical axis of the lens and sensor, thereby increasing the reliability of the product.
넷째, 산업현장에 카메라를 설치하는데 걸리는 시간이 단축됨으로서, 비용 절감의 효과가 있다.Fourth, the time taken to install the camera in the industrial site is shortened, thereby reducing the cost.
도 1은 일반적인 산업용 영상 카메라의 주요구성을 보인 개략도.1 is a schematic view showing the main configuration of a general industrial video camera.
도 2는 종래의 카메라를 영상시스템에 적용 설치한 상태를 보인 개략도. 2 is a schematic view showing a state where a conventional camera is applied to an imaging system.
도 3은 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 상면구조를 보인 사시도.Figure 3 is a perspective view showing the top structure of the optical axis correction device of the industrial camera according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 저면구조를 사시도.Figure 4 is a perspective view of the bottom structure of the optical axis correction device for an industrial camera according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 산업용 카메라의 광축 보정장치의 단면구조를 개략 단면도.5 is a schematic cross-sectional view of the optical axis correction device of the industrial camera according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110: 센서 120: 인쇄회로기판110: sensor 120: printed circuit board
121: 기판 고정부재 130: 센서치구121: substrate holding member 130: sensor jig
131: 수평 거치부 133: 수직고정부131: horizontal mount 133: vertical fixing
133a: 체결 홀 135: 위치보정부재133a: tightening hole 135: position correction member
140: 경통렌즈치구 141: 렌즈고정부재140: barrel lens jig 141: lens fixing member
143: 경통렌즈 결합부 143a: 센서 투과창143: barrel lens coupling portion 143a: sensor transmission window
145: 체결 홀 147: 화각보정부재145: fastening hole 147: angle of view correction member
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