KR20070068169A - 비전 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단을 프로브에 일체로 구비하여 장비의 컴팩트(campact)화 할 수 있고 한번의 스캔으로 여러 영상을 획득할 수 있는 비전 검사 시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 측정물에 대한 2차원 및 3차원 형상을 측정하는 비전 검사 시스템에 있어서, 하부가 개방된 프로브 케이스의 저면 내측에 고정되는 조명 마운트 내부에 장착되며 측정물에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러의 조명을 공급하도록 구비되는 조명부와, 프로브 케이스의 내측 상부에 장착되는 카메라 마운트에 구비되며 상기 측정물로부터 반사되는 영상을 획득하는 컬러 카메라와 다수의 스테레오 카메라로 구성되는 카메라부를 포함하여 이루어지며, 상기 조명 마운트의 상면에는 상기 측정물로부터 반사되는 영상이 상기 컬러 카메라로 진행하도록 하는 제 1 수직 개방부와 상기 측정물로부터 반사되는 영상이 상기 스테레오 카메라로 진행하도록 하는 제 2 수직 개방부가 형성된다.

프로브, 일체, 조명, 레드, 그린, 블루

Description

비전 검사 시스템{VISION INSPECTION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비전 검사 시스템의 개략적인 내부 구성도.

도 2는 도 1의 조명부가 구비된 조명 마운트 내부의 구성을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 비전 검사 시스템의 또 다른 내부 구성도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명부의 구성을 보인 개략적인 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 측정물

2 : 프로브 케이스

21 : 반사 미러

3 : 카메라 마운트

31 : 카메라부

311 : 컬러 카메라, 312 : 스테레오 카메라

4 : 조명 마운트

41 : 조명부

411 : 붉은색 조명부, 412 : 파란색 조명부, 413 : 녹색 조명부

42 : 제 1 수직 개방부, 43 : 제 2 수직 개방부

본 발명은 2차원 및 3차원 형상을 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단을 프로브에 일체로 구비하여 장비의 컴팩트(campact)화 할 수 있고 한번의 스캔으로 여러 영상을 획득할 수 있는 비전 검사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 패키지는 일측면 또는 양측면에 다수의 IC 및 부품을 납땜 고정하여 회로를 구성하는 것으로서, 이러한 반도체 패키지에 형성된 모듈 IC는 형상, 크기, 색감 등 물품의 특징이나 표면처리, 구멍가공, 용접, 솔더링 등 물품에 대한 가공의 결과가 적합한지를 판단한 후 공급되어야 한다.

특히, 전자부품을 회로 기판에 솔더링할 때 솔더링의 결함은 전자회로 전체의 오작동을 초래할 수 있으므로 반드시 검사 작업을 거쳐 가려져야 한다.

이를 위하여, 반도체 패키지의 영상을 카메라로 촬영하고 그 영상을 정상 상태의 영상과 비교하여 검사 대상의 불량 유무를 판별하는 비전 인스펙션 장치가 널리 이용되고 있다.

이러한 비전 인스펙션 장치의 일례가 미국특허 US5,039,868호에 "인쇄 회로 기판과 같은 장치를 검사하는 장치 및 그 방법(METHOD OF AND APPARATUS FOR INSPECTING PRINTED CIRCUIT BOARDS AND THE LIKE)"이라는 제목으로 개시된 바 있 다.

상기 미국특허 US5,039,868호의 인쇄 회로 기판 검사 장치는 측정물의 수직 상방에 위치하는 컬러 카메라와, 측정물의 측면에 위치하는 컬러 또는 모노 카메라 및 컬러 카메라와 측정물의 사이에 위치하고 링형상으로 이루어지며 각각 다른 컬러를 내는 다수의 발광 다이오드로 구성이 된다.

이와 같은 구성에 따라, 각각의 다른 컬러는 내는 발광다이오드에 의해 측정물에 조사된 후 수직 방향으로 반사되는 빛을 측정물의 수직 상방에서 컬러 카메라를 통해 획득하고, 측정물의 측면에서 반사되는 빛을 측정물의 측면에 위치하는 컬러 또는 모노 카메라를 통해 획득을 한 후 획득된 영상을 분석하여 측정물의 결함 유무를 판단하게 된다.

그런데, 상기 인쇄 회로 기판 검사 장치는 측정물로부터 수직 방향으로 반사되는 빛을 획득하기 위한 컬러 카메라와, 측정물의 측면에서 반사되는 빛을 획득하기 위한 컬러 또는 모노 카메라를 각각 따로 구비하므로, 장비의 일체화가 되지 않아 많은 공간을 차지하게 되어, 결국 장비의 컴팩트(campact)화가 어려운 단점이 있다.

또한, 측정물에 조사된 후 반사된 빛의 일부는 주변으로 산란되어 카메라에 모두 획득되지 않는 문제점이 있다.

상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 측정물에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단과 측정 물의 수직 및 측면에서 반사되는 빛을 각각 획득하는 카메라를 프로브 케이스에 일체로 구비하여 장비를 컴팩트(campact)화 할 수 있는 비전 검사 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단과 카메라를 이용하여 한번의 각기 다른 조명에 따른 영상을 획득함에 따라 한번에 멀티 영상을 획득할 수 있도록 하는 비전 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.

또, 본 발명은 측면 조명으로 그린 조명을 더 구비하여 컬러 카메라에는 영향을 주지 않고 스테레오 카메라의 전체 밝기를 증가시키도록 하는 비전 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 측정물에 대한 2차원 및 3차원 형상을 측정하는 비전 검사 시스템에 있어서, 하부가 개방된 프로브 케이스의 저면 내측에 고정되는 조명 마운트 내부에 장착되며 측정물에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러의 조명을 공급하도록 구비되는 조명부와, 프로브 케이스의 내측 상부에 장착되는 카메라 마운트에 구비되며 상기 측정물로부터 반사되는 영상을 획득하는 컬러 카메라와 다수의 스테레오 카메라로 구성되는 카메라부를 포함하여 이루어지며, 상기 조명 마운트의 상면에는 상기 측정물로부터 반사되는 영상이 상기 컬러 카메라로 진행하도록 하는 제 1 수직 개방부와 상기 측정물로부터 반사되는 영상이 상기 스테레오 카메라로 진행하도록 하는 제 2 수직 개방부가 형성된다.

상기 본 발명의 비전 검사 시스템에서 상기 조명부는 상기 각각 다수의 발광 다이오드로 이루어지는 붉은색 조명부, 파란색 조명부 및 녹색 조명부로 구성된다.

또한, 상기 본 발명의 비전 검사 시스템에서 상기 붉은색 조명부는 상기 조명 마운트의 최저면에 구비되어 측정물의 측면에서 조명을 공급하도록 구비되고, 상기 파란색 조명부는 상기 조명 마운트의 상면에 형성된 다수의 수직 개방부의 사이에 구비되어 측정물의 상부에서 조명을 공급하도록 구비되고, 상기 녹색 조명부는 상기 파란색 조명부와 붉은색 조명부의 사이의 조명 마운트 저면에 구비된다.

또, 상기 조명 마운트와 카메라 마운트 사이의 프로브 케이스 내측에는 상기 제 2 수직 개방부를 통과한 빛의 경로를 변환하여 상기 컬러 카메라 또는 스테레오 카메라로 안내하는 반사 미러를 더 구비한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비전 검사 시스템의 개략적인 내부 구성도로, 상기 비전 검사 장치는 하부가 개방된 프로브 케이스(2)의 저면 내측에 고정되는 조명 마운트(4)와, 상기 조명 마운트(4) 상부의 프로브 케이스(2) 내측 상부에 고정되는 카메라 마운트(3)를 포함하여 구성된다.

상기 조명 마운트(4)는 소정의 경사각을 갖도록 그 하부로 갈수록 면적이 넓게 형성되고, 그 내부에는 측정물(1)에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러의 조명을 공급하도록 구비되는 조명부(41)가 구비되며, 카메라 마운트(3)에는 측정물(1)로부터 반사되는 영상을 획득하는 컬러 카메라(311)와 다수의 스테레오 카메라(312)로 구성되는 카메라부(31)가 구비된다.

도 2는 도 1의 조명부가 구비된 조명 마운트 내부의 구성을 나타낸 단면도로, 상기 조명 마운트(4)의 상면에는 상기 측정물(1)로부터 반사되는 영상이 상기 컬러 카메라(311)로 진행하도록 하는 제 1 수직 개방부(42)와 상기 측정물(1)로부터 반사되는 영상이 상기 스테레오 카메라(312)로 진행하도록 하는 다수의 제 2 수직 개방부(43)가 형성되어 있다.

상기 조명부(41)는 각각 다수의 발광 다이오드로 이루어지는 붉은색 조명부(411), 파란색 조명부(412) 및 녹색 조명부(413)로 구성된다.

이때, 상기 붉은색 조명부(411)는 소정의 경사 각도를 갖는 상기 조명 마운트(4)의 최저면에 구비되어 상기 측정물(1)의 측면에서 조명을 공급하게 된다.

상기 측정물(1)과 촬영 방향과 동일한 축을 이루지 않는 측면 조명 장치, 즉 붉은색 조명을 이용하면, 불량이 발생한 부분에서 조명광이 난반사되고, 이때 난반사된 빛을 카메라를 통해 촬영하게 되면 촬영 영상이 어둡게 나타나 리드 프레임의 불량 상태를 알 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 파란색 조명부(412)는 상기 조명 마운트(4)의 상면에 형성된 다수의 수직 개방부(42,43)들의 사이에 구비되어 상기 측정물(1)의 상부에서 측정물(1)에 수직 조명을 공급하게 된다.

상기 녹색 조명부(413)는 상기 파란색 조명부(412)와 붉은색 조명부(411)의 사이의 조명 마운트(4) 저면에 구비되어, 상기 측정물(1)의 측면에서 소정의 경사 각을 갖는 조명을 공급하게 된다. 이때, 상기 녹색 조명부(413)는 컬러 카메라(311)에는 영향을 주지 않으면서 스테레오 카메라(312)의 전체 밝기를 높이기 위해 구비되는 것이다.

상기 컬러 카메라(311) 및 스테레오 카메라(312)는 CCD 라인 센서와 같은 이미지 센서와 렌즈를 구비하는 CCD 카메라로서, 측정물의 패턴을 촬상하여 측정물에 대한 영상 데이터를 획득하도록 구비된다.

그리고, 상기 조명 마운트(4)와 카메라 마운트(3) 사이의 프로브 케이스(2) 내측에는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제 2 수직 개방부(43)를 통과한 빛의 경로를 변환하여 상기 컬러 카메라(311) 또는 스테레오 카메라(312)로 안내하는 반사 미러(21)가 더 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 반사 미러(21)는 측정물(1)의 표면에서 반사되는 빛이 외부로 산란되지 않고 컬러 카메라(311) 또는 스테레오 카메라(312)에 집광되도록 하기 위하여 구비되는 것으로, 선택적으로 상기 컬러 카메라(311) 또는 스테레오 카메라(312)로 빛을 인도하기 위하여 반사각을 조절할 수 있도록 도시되지는 않지만 그 일측 또는 내부에 각도 조절 수단이 구비됨이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명부의 구성을 보인 개략적인 사시도로, 본 발명의 다른 실시예에서는 붉은색 조명부(411a), 파란색 조명부(412a) 및 녹색 조명부(413a)로 이루어지는 조명부(41)를 조명 마운트(미도시함) 저면의 외주연을 따라 링형상으로 배치함으로써 측정물에 대하여 모든 방향에서 균일하게 빛을 조사하도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 비전 검사 시스템을 이용하여 촬영한 측정물에 대한 대표적인 영상 패턴의 예시도로, 도 5의 (a)는 정상 상태일 경우의 수직 조명에 따라 획득된 영상과 수평 조명에 따라 획득된 각각의 영상을, (b)는 납부족일 경우의 수직 조명 영상과 수평 조명 영상을, (c)는 리드가 들떴을 경우의 수직 조명 영상과 수평 조명 영상을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명의 비전 검사 시스템을 이용하여 획득된 영상을 통해 해당 측정물에 대한 결함 여부를 판단하는 방법으로는, 본 출원인에 의해 기 출원되어 대한민국 공개 특허 제 2002-78214호에 "색정보를 이용한 실시간 3차원 표면 형상 측정 방법 및 장치" 라는 제목으로 개시된 방법을 통해 실현될 수 있다.

일례로, 조명부의 3색 조명 즉 붉은색, 파란색, 녹색의 조명광이 측정물 상의 일정 영역에 조사되면, 측정물로부터 반사되는 각각의 컬러에 해당하는 반사광을 컬러 카메라를 통해 획득한다.

이렇게 획득된 반사광을 통해 색 분포를 획득하고, 획득된 색 분포 값을 통해 휴(hue) 값을 산출하고 미리 보정된 휴값 곡선과 물체의 높이 곡선으로부터 측정물의 측정점을 포함하며 광축에 대하여 수직한 위치들에 대한 2차원 높이 정보를 동시에 획득할 수 있으며, 획득된 2차원 정보를 추출하여 합성함으로써 3차원 높이 정보를 획득하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 측정물에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단과 측정물의 수직 및 측면에서 반사되는 빛을 각각 획득하는 카메라를 프로브 케이스에 일체로 구비하여 장비를 컴팩트(campact)화 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 서로 다른 컬러를 조명하는 조명 수단과 카메라를 이용하여 한번의 각기 다른 조명에 따른 영상을 획득함에 따라 한번에 멀티 영상을 획득함으로써 영상 촬영 시간을 단축하여 검사 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또, 본 발명은 측면 조명으로 그린 조명을 더 구비하여 컬러 카메라에는 영향을 주지 않고 스테레오 카메라의 전체 밝기를 증가시켜 획득되는 영상에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (5)

1. 측정물에 대한 2차원 및 3차원 형상을 측정하는 비전 검사 시스템에 있어서,

   하부가 개방된 프로브 케이스(2)의 저면 내측에 고정되는 조명 마운트(4) 내부에 장착되며 측정물(1)에 각각 다른 높이와 다른 각도에서 서로 다른 컬러의 조명을 공급하도록 구비되는 조명부(41)와,

   프로브 케이스(2)의 내측 상부에 장착되는 카메라 마운트(3)에 구비되며 상기 측정물(1)로부터 반사되는 영상을 획득하는 컬러 카메라(311)와 다수의 스테레오 카메라(312)로 구성되는 카메라부(31)를 포함하고,

   상기 조명 마운트(4)의 상면에는 상기 측정물(1)로부터 반사되는 영상이 상기 컬러 카메라(311)로 진행하도록 하는 제 1 수직 개방부(42)와 상기 측정물(1)로부터 반사되는 영상이 상기 스테레오 카메라(312)로 진행하도록 하는 제 2 수직 개방부(43)가 형성됨을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 조명부(41)는;

   상기 각각 다수의 발광 다이오드로 이루어지는 붉은색 조명부(411), 파란색 조명부(412) 및 녹색 조명부(413)로 구성됨을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 붉은색 조명부(411)는 상기 조명 마운트(4)의 최저면에 구비되어 측정물(1)의 측면에서 조명을 공급하도록 구비되고,

   상기 파란색 조명부(412)는 상기 조명 마운트(4)의 상면에 형성된 다수의 수직 개방부(41,42)의 사이에 구비되어 측정물(1)의 상부에서 조명을 공급하도록 구비되고,

   상기 녹색 조명부(413)는 상기 파란색 조명부(412)와 붉은색 조명부(411)의 사이의 조명 마운트(4) 저면에 구비됨을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 조명 마운트(4)와 카메라 마운트(3) 사이의 프로브 케이스(2) 내측에는 상기 제 2 수직 개방부(42)를 통과한 빛의 경로를 변환하여 상기 컬러 카메라(311) 또는 스테레오 카메라(312)로 안내하는 반사 미러(21)가 더 구비됨을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조명부(41)는 상기 조명 마운트(4) 저면의 외주연을 따라 링형상으로 배치됨을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.

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