KR20100044043A - 이산 웨이블렛 변환을 이용한 smd 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 검사항목에 대한 입력 영상이 입력되는 단계; 입력 영상을 웨이블렛 변환하여 압축하는 단계; 웨이블렛 변환된 입력 영상을 이진화하여 표준 영상과의 템플릿 매칭을 통한 검사 영역을 추출하는 단계; 및 추출된 검사 영역을 바탕으로 저주파 영역에서의 영상 정합을 수행하여 부품의 장착상태를 검사하는 단계를 포함한다.
이산 웨이블렛 변환(DWT), SMD 검사, 표면실장부품, 인쇄회로기판(PCB), 템플릿 매칭, 영상 정합
Description
본 발명은 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, JPEG2000에서 사용되는 웨이블렛 변환 압축 방법을 이용하여 자동광학검사의 영상 정합을 수행하도록 하는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법에 관한 것이다.
SMT는 표면실장기술(Surface Mount Technology)로 전자부품(SMD)을 PCB에 접속할 때 부품 구멍에 의하지 않고, 표면의 접속 패턴에 솔더링을 통해 접속하는 기술이다.
일반적으로 표면실장부품(SMD)이 PCB 기판에 장착되는 SMT 조립 공정은, SMT 부품을 장착하기 위한 납을 도포하는 단계, 납땜 부분의 납 도포 상태를 검사하는 단계, PCB 기판에 부품을 장착하는 단계, 장착된 부품을 기판에 고정하는 단계, 그리고 장착된 부품의 장착상태를 검사하는 단계로 구분되어 진다.
이 중, 마지막 검사 단계는 제품의 불량 유무를 검출하기 위한 과정으로 자 동광학검사(Automatic Optical Inspection)를 이용하여 장착된 부품의 미삽, 역삽, 오삽, 모로섬, 이탈, 회전 여부 등을 검사하게 된다.
자동광학검사는 검사대상물이 제공되는 권출부(LOADER), 권출부로부터 제공되는 검사대상물의 일면을 검사하는 비젼 검사부 및 검사를 마친 상기 검사대상물이 언로딩되는 귄취부(UNLOADER)로 이루어진 자동광학검사 시스템에 의해 이루어진다.
여기서, 비젼 검사부는 검사대상물을 일정 폭만큼 길이방향으로 복수개로 등분하여, 그 등분된 영역들 각각을 촬상하는 촬상부재들과, 상기 촬상부재들에 의해 촬상된 이미지를 제공받아 불량유무를 판별하는 영상처리부를 갖는다.
이 때, 영상처리부에서 제공받은 촬상 이미지, 즉 입력 영상의 불량 유무를 판별하기 위해서는 각 입력 영상에 해당하는 표준 영상이 시스템 메모리에 저장되어 있어야 한다.
일반적으로 하나의 PCB에는 100개 내지 1000개가 넘는 부품이 장착되기 때문에 이들에 대한 표준 영상이 저장되기 위해서는 매우 많은 저장 공간이 확보되어 있어야 한다. 게다가 영상 정합에 대용량의 BMP 영상이 사용됨에 따라 저장 공간 확보의 필요성은 점차 대두되고 있는 실정이다.
뿐만 아니라, BMP 영상을 이용하여 영상 정합을 수행할 경우 검사 시간이 오래 걸린다는 문제점도 있다.
이와 관련하여 종래에는 검사 시간을 단축하는 알고리즘이 개발되었으나, 검사 정확도가 저하된다는 문제점이 있어 널리 활용되고 있지 못하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 검사 시스템 메모리에 저장되는 영상의 용량은 줄이고, 정확도를 저하시키지 않고 검사 시간을 단축시킬 수 있는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 검사항목에 대한 입력 영상이 입력되는 단계; 입력 영상을 웨이블렛 변환하여 압축하는 단계; 웨이블렛 변환된 입력 영상을 이진화하여 표준 영상과의 템플릿 매칭을 통한 검사 영역을 추출하는 단계; 및 추출된 검사 영역을 바탕으로 저주파 영역에서의 영상 정합을 수행하여 부품의 장착상태를 검사하는 단계를 포함한다.
이 때, 템플릿 매칭은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 수직/수평 방향 고주파 영역을 이용하여 수행되며, 영상 정합은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 저주파 영역에서의 픽셀 대 픽셀 정합으로 이루어지는 것이 바람직하 다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 표준 영상이 웨이블렛 변환을 통해 압축된 이미지인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법에 따르면, JPEG2000에서 사용되는 웨이블렛 변환을 이용하여 영상 정합을 실시함으로써, 정합 영상의 저장에 필요한 공간을 절약할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 종래 검사 시간을 단축하는 방법에서 나타났던 검사 정확도 저하에 대한 문제점을 해결하는 알고리즘을 제안함으로써, 검사 시간 단축과 함께 검사 정확도도 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 검사항목에 대한 입력 영상이 입력되는 단계; 입력 영상을 웨이블렛 변환하여 압축하는 단계; 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상 간의 템플릿 매칭을 통해 검사 영역을 추출하는 단계; 및 추출된 검사 영역을 바탕으로 저주파 영역에서의 영상 정합을 수행하여 부품의 장착상태를 검사하는 단계를 포함한다.
이 때, 템플릿 매칭은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 수직/수평 방향 고주파 영역을 이용하여 수행되며, 영상 정합은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 저주파 영역에서의 픽셀 대 픽셀 정합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 표준 영상이 웨이블렛 변환을 통해 압축된 이미지인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 웨이블렛 변환을 이용한 압축 과정을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨이블렛 변환을 이용한 압축 과정은 첫 번째 단계에서 수평방향의 고주파 분리를 수행하고, 두 번째 단계에서 수직방향의 고주파 분리를 수행하여 총 4가지 형태의 영상 분리를 수행하게 된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이블렛 변환 과정은, 우선 입력 영상의 원본 이미지 데이터(100)에 대해서 수평 방향으로 저주파 통과 필터링과 고주파 통과 필터링을 각각 수행한다.
그 다음, 다운 샘플링을 통해 처리된 이미지를 반씩 버린 1차 저주파 통과 필터링 이미지(110)와 1차 고주파 통과 필터링 이미지(120)는 메모리에 저장하고, 1차 저주파 통과 필터링 이미지(110)와 1차 고주파 통과 필터링 이미지(120)는 다시 각각 수직 방향으로 저주파 통과 필터링 및 고주파 통과 필터링을 수행함으로써, 다운 샘플링(Down sampling)을 통해 처리된 이미지를 반씩 버린 2차 저주파 통과 필터링 이미지(112, 122)와 2차 고주파 통과 필터링 이미지(114, 124)를 획득하게 된다.
도 2는 웨이블렛 변환 영상과 검사 영역 추출 영상을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참고하면, 웨이블렛 변환된 SMD 영상은 (a) 내지 (d)와 같이 4 가지 영상으로 나타낼 수 있다. 즉, 저주파 영상(a), 수평방향 고주파(b), 수직방향 고주파(c), 그리고 수직/수평방향 고주파 영상(d)으로 구분할 수 있다.
이 중에서 본 발명은 수직/수평방향 고주파 영상(d)을 바탕으로 하여 검사 영역을 추출하고, 저주파 영상인 (a)의 영역에서 영상 정합이 이뤄지도록 하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 템플릿 매칭은 모든 영역에 대한 매칭을 수행하게 되는데, 본 발명에서는 입력 영상의 웨이블렛 변환을 통해 불필요한 부분의 검사를 수행하지 않도록 함으로써 검사에 소요되는 시간을 단축시키도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 입력 영상을 웨이블렛 변환하였을 때 생기는 고주파 성분들을 분석하여 검사 영역을 추출한다.
이때, 입력 영상을 웨이블렛 변환하여 고주파 성분을 분석해보면 음의 값도 추출되고, 양의 값도 추출된다.
이러한 데이터를 바탕으로 필요한 부분을 추출하는 데에 있어, 다양한 값으로 분포되어 있는 데이터들을 사용하기 편리한 영역의 값들로 다시 맵핑시켜 주는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
상기 [수학식 1]은 양수와 음수의 값으로 분포된 고주파 영역의 요소들을 0~255 사이의 분포로 재분포시키기 위한 것으로, 여기서 Maxval와 Minval는 분포값 중 가장 큰 값과 가장 작은 값을 나타내고, Currval은 변환할 현재의 값을 나타낸다.
[수학식 2]
또한, 상기 [수학식 2]는 실제 이진화를 하는 수식으로 threshold(+)와 threshold(-)를 정하여 매우 큰 수로 변환되는 값과 매우 작은 수로 변환되는 값을 구분해낸다.
이렇게 웨이블렛 변환을 거쳐 생성된 고주파 성분은 2진화 단계를 수행하게 되는데, 도 2를 참고하면, 부품이 위치하는 부분에서 뚜렷하게 변화가 생겨 2진화 되는 것을 확인할 수 있다.
이러한 2진화 영상(e)을 이용하여 부품이 위치하는 부분을 추출하게 된다.
이처럼 본 발명은 불필요한 부분의 영상매칭을 생략하고 실제 부품이 존재하는 위치에 대해서만 영상매칭을 수행함으로써 검사 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은 영상입력단계(S110), 웨이블렛 변환 단계(S120), 이진화 단계(S130), 검사영역 분할 단계(S140) 및 영상 정합 단계(S150)를 포함한다.
우선, 검사에 사용되는 표준 영상들은 압축이 되어있는 상태로 존재하고, 실제 검사가 필요한 입력 영상은 압축되지 않은 상태로 입력되기 때문에 압축의 과정이 필요하게 된다.
이때, 영상의 입력은 통상의 자동광학검사(Automatic Optical Inspection) 장치의 CCD 카메라 등을 통해 이루어지며, 이렇게 입력된 영상은 웨이블렛 변환(DWT)을 통해 압축된다(S120).
여기서, 웨이블렛 변환은 입력 영상(100)의 이미지 화소 데이터에 대해 수평 방향으로 저주파 통과 필터링(low pass filtering)과 고주파 통과 필터링(high pass filtering)을 각각 수행하여 1차 저주파 통과 필터링 이미지(110)와 1차 고주파 통과 필터링 이미지(120)를 획득하고, 다음 상기 이미지(110, 120)를 다시 수직 방향으로 저주파 통과 필터링 및 고주파 통과 필터링을 수행하여 4가지 주파수 대역(LL, LH, HL, HH)에 대한 이미지(112, 114, 122, 124)를 획득하는 과정을 포함한다.
본 발명의 웨이블렛 변환을 이용한 압축은 첫 번째 단계에서의 수평방향 고주파 분리와 두 번째 단계에서의 수직방향 고주파 분리를 포함한 총 4가지 형태의 영상 분리를 수행한다.
이 때, 4가지 주파수 대역에 대한 이미지는 저주파 영상(a), 수평방향 고주파(b), 수직방향 고주파(c) 및 수직/수평방향 고주파(d)로 나타낼 수 있다.
이렇게 획득된 4가지 주파수 대역에 대한 이미지는 이진화 과정(S130)을 거친 다음, 빠른 영상 정합을 위한 검사영역 분할 단계(S140)를 수행하게 된다.
이 때, 검사영역 분할 단계(S140)는 등록된 이미지를 가지고 입력 이미지에서 가장 유사한 부분을 검출해내는 템플릿 매칭을 통해 수행된다.
본 발명의 템플릿 매칭은 웨이블렛 변환된 표준 영상과 입력 영상의 수직/수평방향 고주파 영역(d)을 이용하여, 영상에서 구분이 뚜렷한 특징점만 추출함으로써 검사 영역을 분리하는 것을 특징으로 한다.
이후, 검사영역 분할 단계(S140)를 통해 추출된 영역을 바탕으로 저주파 영역(a)에서의 픽셀 대 픽셀 정합을 이용한 영상 정합을 수행한다(S150).
영상 정합 단계(S150)에서는 저주파 영역(a)에서의 표준 영상과 입력 영상간의 영상 정합을 통해 부품의 미삽입(미삽), 부품 극성의 바뀜(역삽), 다른 부품의 삽입(오삽), 부품의 일어섬(모로섬), 부품의 위치 이탈(이탈) 및 부품의 회전(회전) 여부 등을 검사하게 된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법은, 템플릿 매칭에 사용되는 다양한 부품들에 대한 표준 영상들을 저장하는 데에 있어, 영상이 웨이블렛 변환을 통해 압축 저장되므로 메모리 저장 용량을 절약할 수 있으며, 또한, 검사에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다는 등의 효과를 제공한다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
도 1은 웨이블렛 변환을 이용한 압축 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 웨이블렛 변환 영상과 검사 영역 추출 영상을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
Claims (4)
- 검사항목에 대한 입력 영상이 입력되는 단계;상기 입력 영상을 웨이블렛 변환하는 단계;상기 웨이블렛 변환된 입력 영상을 이진화하여 표준 영상과의 템플릿 매칭을 통한 검사 영역을 추출하는 단계; 및상기 추출된 검사 영역을 바탕으로 저주파 영역에서의 영상 정합을 수행하여 부품의 장착상태를 검사하는 단계를 포함하는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 템플릿 매칭은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 수직/수평 방향 고주파 영역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 영상 정합은 웨이블렛 변환된 입력 영상과 표준 영상의 저주파 영역에서의 픽셀 대 픽셀 정합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 표준 영상은 웨이블렛 변환을 통해 압축된 이미지인 것을 특징으로 하는 이산 웨이블렛 변환을 이용한 SMD 검사방법.
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