KR20100037914A

KR20100037914A - 잉크 드롭 체적 측정장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100037914A
Application number: KR1020080097258A
Authority: KR
Inventors: 김상훈; 김석순; 김은식; 김재형
Original assignee: (주)유니젯
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-12
Also published as: KR100997451B1

Abstract

본 발명은 잉크 도롭에 조명을 조사하는 조광부와, 분사된 조사된 잉크 도롭을 촬영하기 위해 잉크 도롭의 하락방향으로 거리(D)를 두고 이격되어 설치되어 특정 분해능(R)을 가지며 시간차(T)를 두고 촬영되는 복수의 카메라와, 상기 카메라에 의해 촬영된 아날로그 영상 이미지 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 프레임 그래버와, 상기 프레임 그래버와 연결되어 잉크 도롭의 체적을 연산하기 위한 체적 산출부를 포함하여 이루어지며, 상기 체적 산출부는, 상기 각 카메라로부터 촬영된 잉크 드롭 영상의 외형곡선을 커브피팅을 통해 수학식으로 모델링하고 이 수학식으로부터 잉크 드롭의 장축길이(b₁)를 연산하는 잉크 드롭 장축길이(b₁) 연산부와, 상기 카메라에서 촬영된 잉크 드롭 영상으로부터 다음의 식에 의해 블러링 길이(b₂)를 산출하는 블러링 길이(b₂) 산출부와, b₂ = (V × E)/ R, V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리. 상기 잉크 드롭 장축길이(b₁)에서 산출부, 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 장축길이(b)로 하여 잉크 드롭의 외형곡선을 커브 피팅하여 수학식으로 모델링하고 이 수학식에서 장축을 중심으로 하여 적분함으로써 잉크 드롭의 체적을 연산하는 체적연산부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

잉크 도롭 체적 측정장치 및 방법{INK DROP MEASURING DEVICE AND ITS MEASURING METHOD}

본 발명은 잉크젯장치에서의 잉크 도롭 체적을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 잉크 도롭을 좀 더 경제적으로 신속정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법에 대한 것이다.

최근 잉크젯장치를 이용하여 코팅하는 기술이 디스플레이, PCB 분야에서 그 사용영역을 점차 확대시키고 있는 추세이다. 이와 같이 잉크젯장치를 정밀분야에서의 적용하기 위해서는 정확한 도롭체적 조절이 필수적이며 이를 위해 도롭체적의 정확한 측정이 선결되어야 하는 과제이다.

잉크 도롭의 체적 측정을 위한 기술로서 도 1 에 도시된 바와 같이 광학시스템(조명, 렌즈, 카메라)을 이용하여 측정하는 방법이 사용되고 있다. 잉크젯장치(100)에서 분사되는 잉크 도롭에 대해 조광부(200)에 의해 조명하면서 카메라(300)에 의해 촬영한 다음 이미지 데이터를 프레임 그래버(400)를 통해 PC(500)로 전송하여 도롭 영상 이미지를 확보하게 된다.

그런데, 매우 작은 크기를 가지는 잉크 도롭이 매우 빠른 속도로 분사됨으로 써 선명(sharpness)하면서 명암(contrast)대비가 좋은 싱글 도롭 영상을 획득하기가 어려운 문제점이 존재하고 있다.

즉, 빠른 속도의 도롭을 촬영하기 위해서는 노출 시간이 아주 짧아야 하며 이로 인해 촬영 이미지가 전체적으로 상당히 어두워짐으로써 배경과 도롭과의 명암대비가 현저히 낮아진다.

또한, 미세 도롭체적은 렌즈의 배율을 높혀야만 보이게 되고, 높은 렌즈의 배율과 짧은 노출시간은 싱글 도롭영상에서 블러링(Blurring)을 초래한다. 블러링은 빠르게 이동하는 물체를 카메라를 이용하여 촬영하였을 때 발생하는 끌림현상으로 원래의 크기를 추정하는데 악영향을 미친다.

블러링을 방지하기 위해서는 1μs 이하의 상당히 짧은 노출시간이 필요하다. 하지만 카메라의 노출시간과 영상의 명암비는 반비례하므로 블러링을 없애기 위해 노출시간을 짧게 설정할 경우, 영상은 매우 어두워져서 측정 대상체를 확인할 수 없게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도 2 에 도시된 바와 같이 멀티 도롭 영상을 이용한 잉크 도롭 체적 측정방법이 공지되어 있다.

이 방법에서는 카메라의 노출 시간을 짧게 유지한 채, 수십 번의 잉크 도롭을 떨어뜨리고 떨어지는 도롭 영상을 촬상한다. 이렇게 얻어진 수십 장의 싱글 도롭 영상을 중첩시켜 명암비가 증가된 하나의 멀티도롭 영상으로 가공하고 가공된 영상을 가지고 수치 해석적 방법에 의해 도롭체적을 측정한다.

이와 같이 멀티 도롭을 통해 얻어진 중첩영상은 싱글 도롭 영상에 비해 상당 히 개선된 명암비를 보여주나, 멀티 드롭에 의해 중첩된 영상이 정확한 영상을 재현하기 위해서는 잉크젯 헤드의 노즐에서 분사되는 도롭이 항상 동일한 크기, 속도 그리고 분사방향을 가질 것이 전제가 되어야 한다.

그러나, 현실적으로는 도롭의 크기와 속도, 방향은 노즐과 잉크의 특성과 잉크젯 헤드에 인가되는 전압레벨 등의 미세한 차이로 인해 분사될 때마다 그 특성이 조금씩 달라지게 됨으로써, 이로 인한 중첩 노이즈를 포함되어 수십장의 싱글도롭 영상을 중첩시켜 멀티도롭 영상을 만들어도 선명도와 명암비가 떨어지는 단점이 존재하고 있다.

또한, 멀티도롭에 의해 생성된 중첩 노이즈는 해석(분석)할 수 없기 때문에 멀티도롭을 이용한 도롭체적의 측정은 환경적으로 발생되는 도롭의 변화를 평균적인 해석 관점에서 접근하여 이미지를 재해석하여 사용한다. 이는 도롭의 변화가 작으면 효율적인 측정결과를 얻을 수 있지만, 변화가 증가되면 측정결과는 신뢰할 수 없어지는 취약점이 나타난다.

기존의 멀티도롭을 이용한 도롭체적 측정은 명암비와 선명도를 향상시키는 관점에서 접근하였다. 하지만 측정 데이터에 오차를 발생시키는 환경변수를 측정 시스템에 반영하지 못하였다.

결국, 잉크젯 장비에서 비전(카메라)을 이용한 도롭체적 측정 장치는 신뢰할 수 없는 측정 데이터로 인해 사용상의 한계를 가지게 되었고 그 대안으로 레이저를 이용한 3D측정 방식을 사용하였다.

이 방식은 플레이크에 떨어 뜨려 형성된 잉크 도롭을 레이저를 통해 스캔하 여 얻어진 3차원 데이터를 분석하여 측정한다. 측정 데이터는 신뢰성이 높은 결과를 가져오지만, 시스템 구축을 위한 비용이 크고, 비전 측정 방식에 비해 긴 측정 시간과 정확한 측정을 위한 플레이트면의 관리 등으로 인해 공장 자동화 장비로서 큰 부담이 되고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 잉크 도롭 체적을 좀 더 간단하면서 경제적으로 동시에 더욱 정확하게 측정할 수 있는 잉크 도롭 체적 측정장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 잉크젯장치의 노즐에서 분사된 잉크 도롭의 체적을 측정하기 위한 장치로서, 잉크 도롭에 조명을 조사하는 조광부와, 분사된 조사된 잉크 도롭을 촬영하기 위해 잉크 도롭의 하락방향으로 거리(D)를 두고 이격되어 설치되어 특정 분해능(R)을 가지며 시간차(T)를 두고 촬영되는 복수의 카메라와, 상기 카메라에 의해 촬영된 아날로그 영상 이미지 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 프레임 그래버와, 상기 프레임 그래버와 연결되어 잉크 도롭의 체적을 연산하기 위한 체적 산출부를 포함하여 이루어지며, 상기 체적 산출부는, 상기 각 카메라로부터 촬영된 잉크 드롭 영상의 외형곡선을 커브피팅을 통해 수학식으로 모델링하고 이 수학식으로부터 잉크 드롭의 장축길이(b₁)를 연산하는 잉 크 드롭 장축길이(b₁) 연산부와, 상기 카메라에서 촬영된 잉크 드롭 영상으로부터 다음의 식에 의해 블러링 길이(b₂)를 산출하는 블러링 길이(b₂) 산출부와, b₂ = (V × E)/ R, V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리. 상기 잉크 드롭 장축길이(b₁)에서 산출부, 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 장축길이(b)로 하여 잉크 드롭의 외형곡선을 커브 피팅하여 수학식으로 모델링하고 이 수학식에서 장축을 중심으로 하여 적분함으로써 잉크 드롭의 체적을 연산하는 체적연산부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정장치에서, 상기 체적 산출부는 상기 조광부에 의한 셰이딩 및 노이즈를 처리하기 위한 배경 균일화부 및 촬영된 잉크 도롭의 외곽선을 특정하기 위한 외곽선 처리부의 어느 일방이나 양방을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정장치에서, 상기 복수 개의 카메라는 상면에서 볼 때 서로 각도(θ)가 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법은 잉크젯장치의 노즐에서 분사된 잉크 도롭의 체적을 측정하기 위한 방법으로서, 잉크젯에서 분사된 노즐의 진행방향으로 거리를 두고 이격되어 설치되며 특정 분해능(R)을 가지는 카메라를 특정 노출시간(E)으로 특정 시간차(T)를 두고 각각 잉크 드롭을 촬영하는 단계(S10); 촬영된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)를 연산하는 단계(S20); 촬영된 잉크 드롭에서의 장변방향 블러링 길이(b₂)를 연산하는 단계(S30); 및 단계(S20)에서 연산된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)에서 단계(S30)에서 연산된 잉크 드롭의 장변방향 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 잉크 드롭의 장변길이(b)로 하여 잉크 드롭의 체적을 연산하는 단계(S40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 단계(S10)는, 촬영된 영상 이미지의 배경에서의 셰이딩 및 노이즈를 제거하기 위한 배경 균일화 단계(S11)와, 잉크젯에서 분사된 노즐의 진행방향으로 거리를 두고 이격되어 설치되며 특정 분해능(R)을 가지는 카메라를 특정 노출시간(E)으로 특정 시간차(T)를 두고 각각 잉크 드롭을 촬영하고 각 카메라에서의 잉크 도롭사이의 거리(D)를 측정하는 단계(S12)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 단계(S20)는, 카메라에서 촬영된 영상에서 잉크 도롭의 외형곡선을 특정하는 단계(S21), 특정된 잉크 도롭의 외형곡선을 커브 피팅을 통해 수학식으로 모델링하는 단계(S22), 및 이 수학식을 이용하여 잉크 드롭의 장변길이(b₁)를 연산하는 단계(S23)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 단계(S30)에서 블러링 길이(b₂)는 다음의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

b₂ = (V × E)/ R,

V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 단계(20) 또는 단계(S40)에서 잉크 도롭에 대한 수학적 모델링은 타원방정식으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 단계(20) 또는 단계(S40)에서 잉크 도롭에 대한 수학적 모델링은 다차원 방정식으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정방법에서, 상기 잉크 드롭 체적 연산 단계(S40)는 타원 또는 다차원방정식을 잉크 드롭의 낙하방향을 중심으로 하여 회전적분시킴으로써 연산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전술한 구성 및 방법에 의해 두대의 카메라를 이용하여 잉크 드롭을 촬영하고 블러링에 의한 편차를 보정하여 환경변수를 반영할 수 있는 시스템을 구축함으로써 영상 분석과 수치해석을 통해 정확한 도롭체적을 가능하게 되는 효과를 가진다.

또한, 이와 같은 정확한 잉크 드롭 측정효과가 단순히 2개의 카메라에 의한 방식만으로 달성되는 바, 종래의 레이저 비전 시스템에서와 같이 고가의 번잡한 장비없이 경제적이면서 간단하게 잉크 드롭의 측정이 가능하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 잉크 도롭의 체적 측정 장치의 일 실시예에 대해 설명한다. 도 3 은 본 발명의 잉크 도롭 체적측정장치를 도시하는 도면 이다.

본 발명의 잉크 도롭 체적 측정장치는, 잉크젯(10)으로부터 분사되는 잉크 도롭의 하락방향에 수직하게 조명을 조사하는 조광부(20)와, 상기 조광부에 의해 조사된 잉크 도롭을 촬영하기 위한 카메라(31,32)와, 상기 복수의 카메라(31,32)에 의해 촬영된 영상 이미지 데이터를 받아 잉크 도롭의 체적을 계산하기 위한 프레임 그래버(40)와, 상기 프레임 그래버(40)에 연결되는 체적 산출부(50)를 포함하는 PC(90)로 이루어진다.

조광부(20)는 통상적으로 LED 조명으로 이루어진다.

복수 개의 카메라(31,32)는 잉크 도롭의 하락방향의 상하로 거리를 두고 이격되어 설치되며 특정 분해능(R)을 가지며 시간차(T)를 두고 촬영되도록 구성된다.

카메라(31,32)사이의 상하방향거리와 카메라 사이의 촬영 시간차(T)는 잉크젯의 통상적인 분사속도를 고려하여 이에 대응하도록 선정함으로써 각 잉크 도롭이 각 카메라의 촬영범위 내에 포함되어 촬영되게 한다.

한편, 복수 개의 카메라는 잉크 도롭 방향의 상하로 서로 특정거리만큼 이격되어 구성될 뿐 아니라 서로 소정의 각도(θ)를 이루도록 배치되어 여러 각도에서의 잉크 드롭체적을 측정하는 것도 가능하다.

프레임 그래버(40)는, 카메라(31,32)와 같은 영상 매체를 통해 나타나는 아날로그 영상 신호를 샘플당 정의된 비트로 디지털화하여 개인용 PC(50)가 처리할 수 있는 신호로 바꾸어 주는 작용을 한다.

체적 산출부(50)는 사용자의 사용이 용이한 PC(50) 또는 별개로 구성되는 제 어실(미도시)에 포함되도록 구성될 수 있다.

체적 산출부(50)는 잉크 드롭 장축길이(b₁) 연산부(60)와, 블러링 길이(b₂) 산출부(70)와, 체적 연산부(80)로 이루어진다.

잉크 드롭 장축길이(b₁) 연산부는 각 카메라로부터 촬영된 잉크 드롭 영상의 외형곡선을 커브피팅을 통해 수학식으로 모델링하고 이 수학식으로부터 잉크 드롭의 장축길이(b₁)를 연산하는 작용을 한다.

블러링 길이(b₂) 산출부는 카메라(31,32)에서 촬영된 잉크 드롭 영상으로부터 다음의 식에 의해 블러링 길이(b₂)를 산출하는 작용을 한다.

b₂ = (V × E)/ R, V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리.

체적연산부(80)는 상기 잉크 드롭 장축길이(b₁)에서 산출부, 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 장축길이(b)로 하여 잉크 드롭의 외형곡선을 커브 피팅하여 수학식으로 산출하고 이 수학식을 장축을 중심으로 하여 적분함으로써 잉크 드롭의 체적을 연산하는 작용을 한다.

다음으로 이와 같이 형성된 잉크 도롭 체적 측정장치를 이용하여 잉크 도롭 체적을 측정하는 방법에 대해 설명한다. 도 4 는 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법 전체를 도시하는 흐름도이다.

도 5 는 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법에서 단계(S10)를 도시하는 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 잉크젯장치의 노즐에서 분사된 잉크 도롭의 체적을 측정하기 위한 방법은 각각의 카메라(31,32)에서 잉크 드롭을 촬영하는 단계(S10)를 수행한다.

도 6 은 본 발명에서 잉크 드롭 체적 측정방법의 단계(S10)에서 영상 이미지 배경 균일화 단계(S11)를 도시하는 도면이다.

단계(S10)에서는 먼저 영상 이미지의 배경에서의 셰이딩 및 노이즈를 제거하기 위해 FFC(Flat Field Correction) 알고리즘을 이용하는 전처리단계(S11)를 수행함으로써 영상 이미지에서 배경을 균일한 영상으로 처리하여 배경과 잉크 도롭과의 대비를 더욱 명확하게 할 수 있게 된다.

도 7 은 본 발명에서 잉크 드롭 체적 측정방법의 단계(S10)에서 잉크 드롭 촬연단계(S12)를 도시하는 도면이다.

각각의 카메라(31,32)는 특정 분해능(R)을 가지며 잉크젯장치(10)에서 분사된 노즐의 진행방향으로 거리를 두고 이격되도록 설치되어 특정 노출시간(E)으로 특정 시간차(T)를 두고 각각 잉크 드롭을 촬영하는 단계(S12)를 수행한다.

본 실시예에서 카메라(31,32)는 1μm/pixel 의 분해능(R)을 가지며 서로 간의 이격거리(D)는 30μm 로 설정하고 노출시간(E)는 1μsec 로 설정하였다.

이와 같이 촬영됨으로써 제1카메라(31)에서의 잉크 도롭과 제2카메라(32)에서의 잉크 도롭 사이의 거리(D)가 측정될 수 있다.

도 8 은 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법에서 단계(S20)를 도시하는 흐름도이다.

다음으로, 카메라(31,32)에서 촬영된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)를 연산하는 단계(S20)를 수행한다.

촬영된 잉크 도롭의 장변길이(b₁)는 잉크 도롭이 명확하게 촬영된 경우에는 이를 그대로 이용하여 장변길이를 측정할 수도 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 잉크 도롭의 형상이 블러링되어 불명확한 경우가 더 일반적인 경우에 해당되는 바, 다음과 같은 단계에 의해 산출되는 것이 바람직하다.

도 9 는 본 발명에서 잉크 드롭 체적 측정방법의 단계(S21)에서 촬영된 잉크 드롭 외형곡선 특정 단계(S21)를 도시하는 도면이다.

단계(S10)에서 촬영된 영상 이미지에서는 도롭의 형상에 있어서 선명도와 명암도가 낮아 정확한 형상을 특정하기 어렵고 장변길이를 측정하기 어려운 경우가 발생하므로 에지 디텍션(Edge Detection) 알고리즘 등을 이용하는 잉크 도롭의 외형곡선을 특정하는 단계(S21)를 수행한다.

도 10 은 본 발명에서 잉크 드롭 체적 측정방법의 단계(S22)에서 특정된 잉크 드롭 외형곡선을 수학적 모델링하는 단계(S22)를 도시하는 도면이다.

그런 다음, 단계(S21)에서 특정된 잉크 도롭의 외형곡선을 커브 피팅을 통해 수학식으로 모델링하는 단계(S22)를 수행한다.

본 실시예에서는 잉크 드롭의 외형곡선에 대한 수학식으로 타원방정식을 이용하여 x²/a² + y²/b₁ ² = 1 로 모델링하였다.

이러한 수학식으로 모델링하는 방법으로 리스트 스퀘어 피팅(Least Square Fitting)방법을 사용하였다.

잉크 드롭의 외형곡선에 대해 본 실시예에서는 전체를 하나의 타원방정식으고 모델링하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 잉크 드롭의 좌측 내지 우측면에 대해 4차 방정식과 같은 고차 방정식을 이용하여 모델링하는 것도 가능하다.

이러한 수학적 모델링에 의해 잉크 드롭의 장축 길이(b₁)를 수학적인 연산에 의해 결정하는 단계(S23)를 수행하게 된다.

본 실시예에서는 수학적인 연산결과 a = 15㎛, b₁ = 17㎛ 로 결정되었다.

그런 다음으로는, 블러링 길이(b₂)를 연산하는 단계(S30)를 수행하게 된다.

블러링 길이(b₂)는 다음의 식에 의해 결정된다.

b₂ = (V × E)/ R = (30μm/6sec ×1μsec)/(1μm/pixel) = 5 pixel

(V : 잉크 도롭의 속도 = D / T, D : 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리.)

도 11 은 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법에서 단계(S40)를 도시하는 도면이다.

마지막으로, 촬영된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)에서 블러링 길이(b₂)를 뺀 나머지를 장변길이(b = b₁ - b₂)로 하여 잉크 드롭의 체적을 연산하는 단계(S40)를 수행한다.

b = 37μm - 5μm = 32 μm/2 = 16 μm

잉크 드롭의 체적을 계산하기 위해, 이 잉크드롭의 체적을 타원이 y 축을 중심으로 회전한 타원체로 상정하고 이러한 타원체에 대해 수학적으로 체적을 계산하면,

타원방정식 x²/a² + y²/b² = 1 (1)

V = 2π∫x² dy 에서 x² 를 식(1)을 이용하여 y의 항으로 대체하여 적분하여 y 값으로 b 를 대입하여 정리하면 다음과 같이 된다.

V = 4πa²b/3

여기에, 본 실시예에서 연산된 a = 15㎛, b = 16㎛ 를 대입하여 계산하면 잉크 드롭의 체적은 15. 072 pL 가 된다.

이와 같이 본 발명은 2개의 카메라를 이용함으로써 블러링과 같은 환경변수를 고려한 영상분석과 수치해석을 통해 정확한 드롭의 체적을 산출하는 작용을 하 게 된다.

전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 기술한 것인 바, 본 발명을 제한하는 것으로 해석될 수 없는 것이며, 따라서 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 변형 및 수정 가능한 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 종래기술에서 잉크젯 분사노즐에서 분사된 잉크 도롭을 측정 장치를 도시하는 도면이다.

도 2 는 도 2 의 측정장치를 통해 잉크 노즐의 체적을 측정하는 방법을 도시하는 도면이다.

도 3 은 본 발명의 잉크 도롭 체적측정장치를 도시하는 도면이다.

도 4 는 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법 전체를 도시하는 흐름도이다.

도 11 은 본 발명의 잉크 드롭 체적 측정방법에서 단계(S40)를 도시하는 도 면이다.

Claims

잉크젯장치의 노즐에서 분사된 잉크 도롭의 체적을 측정하기 위한 장치로서,

잉크 도롭에 조명을 조사하는 조광부와,

분사된 조사된 잉크 도롭을 촬영하기 위해 잉크 도롭의 하락방향으로 거리(D)를 두고 이격되어 설치되어 특정 분해능(R)을 가지며 시간차(T)를 두고 촬영되는 복수의 카메라와,

상기 카메라에 의해 촬영된 아날로그 영상 이미지 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 프레임 그래버와,

상기 프레임 그래버와 연결되어 잉크 도롭의 체적을 연산하기 위한 체적 산출부를 포함하여 이루어지며,

상기 체적 산출부는,

상기 각 카메라로부터 촬영된 잉크 드롭 영상의 외형곡선을 커브피팅을 통해 수학식으로 모델링하고 이 수학식으로부터 잉크 드롭의 장축길이(b₁)를 연산하는 잉크 드롭 장축길이(b₁) 연산부와,

상기 카메라에서 촬영된 잉크 드롭 영상으로부터 다음의 식에 의해 블러링 길이(b₂)를 산출하는 블러링 길이(b₂) 산출부와,

b₂ = (V × E)/ R, V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리.

상기 잉크 드롭 장축길이(b₁)에서 산출부, 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 장축길이(b)로 하여 잉크 드롭의 외형곡선을 커브 피팅하여 수학식으로 모델링하고 이 수학식에서 장축을 중심으로 하여 적분함으로써 잉크 드롭의 체적을 연산하는 체적연산부로 이루어지는 것을 하는 잉크 도롭 체적 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 체적 산출부는 상기 조광부에 의한 셰이딩 및 노이즈를 처리하기 위한 배경 균일화부 및 촬영된 잉크 도롭의 외곽선을 특정하기 위한 외곽선 처리부의 어느 일방이나 양방을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 체적 측정장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수 개의 카메라는 상면에서 볼 때 서로 각도(θ)가 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 체적 측정장치.
잉크젯장치의 노즐에서 분사된 잉크 도롭의 체적을 측정하기 위한 방법으로서,

잉크젯에서 분사된 노즐의 진행방향으로 거리를 두고 이격되어 설치되며 특정 분해능(R)을 가지는 카메라를 특정 노출시간(E)으로 특정 시간차(T)를 두고 각 각 잉크 드롭을 촬영하는 단계(S10);

촬영된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)를 연산하는 단계(S20);

촬영된 잉크 드롭에서의 장변방향 블러링 길이(b₂)를 연산하는 단계(S30); 및

단계(S20)에서 연산된 잉크 드롭의 장변길이(b₁)에서 단계(S30)에서 연산된 잉크 드롭의 장변방향 블러링 길이(b₂)를 감한 나머지를 잉크 드롭의 장변길이(b)로 하여 잉크 드롭의 체적을 연산하는 단계(S40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 측정방법.
제4항에 있어서,

상기 단계(S10)는,

촬영된 영상 이미지의 배경에서의 셰이딩 및 노이즈를 제거하기 위한 배경 균일화 단계(S11)와,

잉크젯에서 분사된 노즐의 진행방향으로 거리를 두고 이격되어 설치되며 특정 분해능(R)을 가지는 카메라를 특정 노출시간(E)으로 특정 시간차(T)를 두고 각각 잉크 드롭을 촬영하고 각 카메라에서의 잉크 도롭사이의 거리(D)를 측정하는 단계(S12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 체적측정방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 단계(S20)는,

카메라에서 촬영된 영상에서 잉크 도롭의 외형곡선을 특정하는 단계(S21),

특정된 잉크 도롭의 외형곡선을 커브 피팅을 통해 수학식으로 모델링하는 단계(S22), 및

이 수학식을 이용하여 잉크 드롭의 장변길이(b₁)를 연산하는 단계(S23)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 체적측정방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 단계(S30)에서 블러링 길이(b₂)는 다음의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 체적 측정방법.

b₂ = (V × E)/ R,

V (잉크 도롭의 속도) = D / T, 여기서 D 는 각각의 카메라에 찍힌 잉크 도롭사이의 거리.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 단계(20) 또는 단계(S40)에서 잉크 도롭에 대한 수학적 모델링은 타원방정식으로 하는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 측정방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 단계(20) 또는 단계(S40)에서 잉크 도롭에 대한 수학적 모델링은 다차원 방정식으로 하는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 측정방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 잉크 드롭 체적 연산 단계(S40)는 타원 또는 다차원방정식을 잉크 드롭의 낙하방향을 중심으로 하여 회전적분시킴으로써 연산되는 것을 특징으로 하는 잉크 도롭 측정방법.