KR20110045342A - 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치 - Google Patents

공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이송 컨베이어에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편의 표면에 라인 조명이 빛을 선형으로 조사하여 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라가 촬영하여 시편의 표면영상을 연속하여 획득하는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 관한 것이다.
라인 스캔장치, 라인조명, 라인스캔 카메라, 조절암, 동심구조, 초점

Description

공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치{Line scannig device}
본 발명은 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이송 컨베이어에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편의 표면에 라인 조명이 빛을 선형으로 조사하여 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라가 촬영하여 시편의 표면영상을 연속하여 획득하는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대폰, 디지털 카메라, 전화기 등 각종 전자제품을 포함하는 시편에는, 다양한 문양이나 심볼이 각인 또는 인쇄를 통해 형성되며, 그 재질 또한 플라스틱재, 금속재, 세라믹 등 다양한 재질로 제작된다.
그런데, 상기 시편의 표면에는 코팅이나 생산 및 운반과정 중에 스크래치나 찍힘을 포함하는 결함이 발생될 수 있고, 이와 같이 결함이 발생된 시편을 전자기기의 제작에 사용할 경우에는 제품의 신뢰도가 하락하는 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 상기 시편은 표면의 결함의 발생 여부를 검사하는 외관 검사과정이 요구되며, 작업자의 숙련도에 따라 다르나 일반적으로 육안을 통해 외관 검사하면 작업성이 떨어지고, 또 실수에 의해 결함을 찾지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
이를 해소하기 위해, 당 분야에서도 이송 컨베이어에 시편을 안치시켜 일방향으로 이송시키면서, 이송벨트의 외측에 설치된 카메라가 상기 시편의 표면을 촬영하여 시편의 표면 영상을 수득하고, 이 수득된 영상을 제어부가 판독하여 시편의 결함 발생 여부를 검사하도록 하고 있다.
상기 시편의 표면영상을 획득은, 이송 컨베이어를 통해 이송되는 시편의 표면에 조명을 통해 빛을 조사하여 조도를 향상시키고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 카메라가 촬영하여 획득하게 된다.
일반적으로 특정의 영역을 촬영하여 시편의 표면영상을 일괄하여 획득하는 에어리어 스캔(area scan)방식과, 선상으로 분할하여 촬영하고 이 분할된 영상을 병합하는 라인 스캔(line scan) 방식이 활용되고 있으며, 상기 라인 스캔 방식은 에어리어 스캔에 대비하여 보다 정밀한 제품표면의 영상의 획득이 가능한 이점을 갖는다.
그리고, 상기 라인 스캔 방식을 채택할 경우, 라인 조명의 초점과 라인스캔 카메라의 초점이 항시 일치하여야 하며, 또 표면영상의 획득을 요하는 시편에 따라 라인 조명의 조사각과 라인스캔 카메라의 촬영각 사이에 형성되는 각도를 변환시켜야 요구되는 시편의 정밀한 표면 영상의 획득이 가능하다.
예컨대, 어느 시편의 경우 라인 조명의 조사각을 30°로 설정하고 라인 스캔 카메라의 촬영각을 150°로 설정하여야 정밀한 시편의 표면 영상 획득이 가능하고, 또 다른 제품의 경우 라인 조명의 조사각을 60°로 설정하고 라인 스캔 카메라의 촬영각을 120°로 설정하여야 정밀한 시편의 표면영상의 획득이 가능하며, 이러한 조사각 및 촬영각은 시편에 따라 변화된다.
그런데, 종래에는 상기 라인 조명과 라인스캔 카메라를 이송 컨베이어의 상부에 고정하여 설치하고 있는 관계로, 다양한 종류의 시편의 표면을 촬영함에 있어, 정밀한 시편의 표면영상을 획득하기는 사실상 어려웠고, 이로 인해 공용성이 현저히 저하되는 문제점이 발생되었다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 이송 컨베이어에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편의 표면에 라인 조명이 빛을 선형으로 조사하여 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라가 촬영하여 시편의 표면영상을 연속하여 획득하는 것으로, 특히 라인 조명의 조사각과 라인스캔 카메라 모듈의 촬영각이 변환되더라도, 항시 라인 조명과 라인스캔 카메라의 초점이 항시 일치하도록 구성되어, 촬영을 요하는 시편에 따라 라인 조명의 조사각과 라인스캔 카메라의 조사각의 설정이 간편하게 이룩되도록 구성한 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치는,
이송 컨베이어에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편의 표면에 라인조명이 빛을 선형으로 조사하여 시편의 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라가 촬영하여 일방향으로 이송되는 시편의 표면의 영상을 연속하여 수득하도록 구성된 시편 표면 검사용 라인 스캔장치에 있어서,
상기 이송 컨베이어의 양편에는 축공이 형성된 지지 프레임이 직교하여 설치되고, 상기 지지 프레임의 축공에는 라인조명을 고정한 제 1 조절암의 하단과, 라인스캔 카메라를 고정한 제 2 조절암의 하단이 회전 초점축을 통해 회동구조로 설 치되어 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암은 회전 초점축을 회동중심으로 하여 회전되도록 구성되고, 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암에 설치된 라인 조명과 라인스캔 카메라의 초점은 회동중심인 회전 초점축과 수평 일직선상에 형성되도록 구성되어서,
상기 제 1 조절암 또는 제 2 조절암을 회동중심인 회전 초점축을 중심으로 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 라인조명의 조사각 또는 라인스캔 카메라의 촬영각을 변경하여도, 라인조명와 라인스캔 카메라의 초점은 회전 초점축의 수평 일직선상에 형성되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 조절암의 하단과 제 2 조절암의 하단 외경에는 치홈이 각각 형성되고, 상기 제 1 조절암에 형성된 치홈에는 제 1 조절모터의 구동기어가 치합되고 제 2 조절암에 형성된 치홈에는 제 2 조절모터의 구동기어가 치합되어서, 상기 라인 조명을 고정한 제 1 조절암과 라인스캔 카메라를 설치한 제 2 조절암은 제 1 조절모터와 제 2 조절모터의 정역구동에 의해 조사각 및 촬영각이 조정되도록 구성한다.
보다 바람직하게는, 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암을 설치한 지지 프레임의 하부에 고정 프레임을 설치하고, 이 고정 프레임에 지지 프레임을 승강구조로 설치하는 한편, 상기 지지 프레임에는 랙기어를 형성하고 상기 고정 프레임에는 상기 지지 프레임에 형성된 랙기어와 치합되는 피니언 기어를 갖는 승강모터를 설치하여,
상기 승강모터의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 지지 프레임 및 이 지지 프레임에 조절암을 통해 고정된 라인조명과 라인스캔 카메라의 높낮이가 조절되도록 구성한다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는, 다양한 형상이나 모양을 갖는 시편에 적합하도록 라인조명의 조사각과 라인스캔 카메라의 촬영각을 변경하여 설정하여 양질의 영상을 획득할 수 있도록 한 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치를 제안하고 있다.
본 발명에 따르면, 상기 라인조명과 라인스캔 카메라는 동일 회전중심으로 회전하여 조사각과 촬영각이 조정되므로 이들간에 형성된 초점 거리가 변화되지 아니한다.
따라서, 관리자는 라인조명과 라인스캔 카메라의 조사각과 촬영각을 설정한 다음 이들의 초점을 재 설정하여야 번거로움이 해소될 수 있고, 또 전동에 의해 이들의 조사각과 촬영각이 조정되므로, 촬영각 및 조사각의 조정에 따른 편리성이 겸비될 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 라인조명과 라인스캔 카메라를 고정한 지지 프레임이 상하 승강되도록 구성하여, 라인조명과 라인스캔 카메라의 높이 조절을 통해 다양한 높이를 갖는 시편의 표면을 촬영할 수 있도록 구성하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치의 전체 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 있어, 라인조명과 라인스캔 카메라의 조사각과 촬영각의 조절상태를 각각 보여주는 것이고, 도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 있어, 시편의 표면 높이의 변화에 따른 라인조명과 라인스캔 카메라의 높이 조절상태를 보여주는 것이다.
본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 표면 검사용 라인 스캔장치(1)는, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 이송 컨베이어(10)에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편(P)의 표면에 라인조명(20)이 빛을 선형으로 조사하여 시편의 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라(30)가 촬영하여 일방향으로 이송되는 시편(P)의 표면의 영상을 연속하여 수득하도록 구성된 것이다.
그리고 이러한 과정을 통해 획득된 시편의 표면영상은, 통상 데이터 베이스에 사전 저장된 표본영상과의 대조를 통해 촬영된 시편 표면의 결합여부를 판독하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 시편의 표면에 빛을 선형으로 조사하여 조도를 향상시키는 라인조명(20)의 조사각과, 상기 라인조명(20)에 의해 조도가 향상된 시편(P)의 표면을 촬영하여 표면영상을 획득하는 라인스캔 카메라(30)의 촬영각을, 초점거리의 변화 없이 간편하게 조정할 수 있도록 구성하고 있으며, 이를 본원의 기술적 요지로 예정하고 있다.
이를 위해 본 실시예에서는, 상기 이송 컨베이어(10)의 양편에 축공(41)이 형성된 지지 프레임(40)을 설치하고, 상기 지지 프레임(40)의 축공(41)에는 라인조명(20)을 고정한 제 1 조절암(50)의 하단과, 라인스캔 카메라(30)를 고정한 제 2 조절암(60)의 하단을 회전 초점축(42)을 통해 회동구조로 설치하고 있다.
이때, 상기 회전 초점축(42)은 라인조명(20)을 고정한 제 1 조절암(50)과, 라인스캔 카메라(30)를 설치한 제 2 조절암(60)의 회동중심을 형성하며, 상기 제 1 조절암(50)과 제 2 조절암(60)에 설치된 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 초점은 이들의 회전중심인 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL)에 형성된다.
그리고, 상기 이송컨베이어(10)에 안착되어 일방향으로 이송되는 시편(P)의 표면은, 라인조명(20)의 초점과 라인스캔 카메라(30)의 초점이 형성된 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL)을 따라 이동하게 된다.
이에 따라, 상기 회전 초점축(42)을 회동중심으로 한 제 1 조절암(50), 또는 제 2 조절암(60)을 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 이들 조절암에 설치된 라인조명(20)의 조사각과 라인스캔 카메라(30)의 촬영각을 조정하더라도, 상기 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 초점은 변함없이 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL))에 위치하게 된다. 즉, 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)는 초점을 회전중심으로 회전하므로, 정방향 또는 역방향으로 회전하더라도 초점은 변화되지 아니하는 것이다.
따라서, 관리자는 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되는 시편(P)의 형상이나 모양에 따라 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 조사각 및 촬영각을 적합하게 설정하여 양질의 시편의 영상을 획득할 수 있다.
그리고, 이와 같이 상기 라인조명(20)의 조사각과 라인스캔 카메라(30)의 촬영각을 조정하더라도 도 2c와 같이 라인조명(20)의 초점과 라인스캔 카메라의 초점(30)이 항시 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL)에 형성되므로, 라인조명(20)의 조사각과 라인스캔 카메라(30)의 촬영각을 조정한 다음 이들의 초점을 재설정하여야 하는 번거로움이 해소될 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예에서는 상기 라인조명(20)의 조사각의 조절을 위한 제 1 조절암(50)의 회전과, 라인스캔 카메라(30)의 촬영각의 조절을 위한 제 2 조절암(60)의 회전이 전동에 의해 이룩되도록 구성하여, 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 조사각과 촬영각의 조절에 따른 편리성을 겸비하도록 하고 있다.
이를 위해 본 실시예에서는, 상기 회전 초점축(42)을 통해 지지 프레임(40)에 설치된 제 1 조절암(50)의 하단과 제 2 조절암(60)의 하단 외경에 각각 치홈(51, 61)을 형성하고 상기 지지 프레임(40)에는, 상기 제 1 조절암(50)에 형성된 치홈(51)과 치합되는 구동기어(52a)를 갖는 제 1 조절모터(52)와, 상기 제 2 조절암(60)에 형성된 치홈(61)과 치합되는 구동기어(62a)를 갖는 제 2 조절모터(62)를 각각 설치하고 있다.
이러한 구성에 의해 상기 라인조명(20)을 고정한 제 1 조절암(50)과 라인스캔 카메라(30)를 설치한 제 2 조절암(60)은, 도 2에서 보는 바와 같이 제 1 조절모터(52)와 제 2 조절모터(62)의 정역구동에 의해 조사각 및 촬영각이 편리하게 설정 될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 라인조명(20)의 초점과 라인스캔 카메라(30)의 초점은 항시 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL)에 형성되므로, 이송 컨베이어(10)을 통해 일방향으로 이송되면서 라인스캔 카메라(30)에 의해 촬영되는 시편의 표면은 항시 라인조명(20)의 초점과 라인스캔 카메라(30)의 초점이 형성된 회전 초점축(42)의 수평 일직선상(CL)을 따라 이송되어야 한다.
따라서, 상기 이송 컨베이어(10)에 회전 초점축(42)의 위상과 동일한 표면 위상을 갖지 아니하는 시편(P)을 이송시키면, 시편(P)의 표면에 라인조명(20) 및 라인스캔 카메라(30)의 초점이 형성되지 아니하므로 양질의 표면영상 획득이 어렵다.
이를 고려하여, 본 실시예에서는 상기 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 초점이 형성되는 회전 초점축(42)의 위상을 조정할 수 있는 구조를 마련하여, 표면의 위상이 다른 시편(P)의 표면을 공용하여 촬영할 수 있도록 하고 있다.
상기 지지 프레임(40)에 형성된 회전 초점축(42)의 위상 조절구조는, 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이 상기 제 1 조절암(50)과 제 2 조절암(20)을 설치한 지지 프레임(40)의 하부에 고정 프레임(70)을 설치하고, 이 고정 프레임(70)에 지지 프레임(40)을 승강구조로 설치하는 한편, 상기 지지 프레임(70)에는 랙기어(43)를 형성하고 상기 고정 프레임(70)에는 상기 지지 프레임(70)에 형성된 랙기어(73)와 치합되는 피니언 기어(71a)를 갖는 승강모터(71)를 설치함으로써 이룩된다.
따라서, 상기 회전 초점축(42)에 라인조명(20)을 고정한 제 1 조절암(50)과 라인스캔 카메라(30)를 고정한 제 2 조절암(60)을 동심구조로 설치한 지지 프레임(40)은, 승강모터(71)의 정방향, 또는 역방향 회전에 의해 상하 높이 조절이 이루어진다.
그리하여, 도 3에서 보는 바와 같이 상대적으로 표면 위상이 높은 시편(P)이 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되면, 지지 프레임(40)을 상승시켜 시편(P)의 표면 위상과 회전 초점축(42)의 위상이 일치되도록 하고, 상대적으로 표면 위상이 낮은 시편(P)이 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되면, 지지 프레임(40)을 하강시켜 시편(P)의 표면 위상과 회전 초점축(42)의 위상이 일치되도록 한다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 표면 검사용 라인 스캔장치(1)는, 시편(P)의 표면 위상에 따라 라인조명과 라인스캔 카메라(30)의 초점의 형성위치를 가변시켜, 표면 위상이 다른 시편(P)의 표면을 공용하여 촬영하고, 이를 통해 양질의 시편 표면영상의 획득이 가능하다.
이와 더불어, 본 실시예에서는 상기 이송 컨베이어(10)의 상부에, 이송 컨베이어(10)를 통해 이송되는 시편 표면의 위상을 계측하는 높이 계측센서(80)를 마련하고, 이 높이 계측센서(80)와 승강모터(71)의 구동이 상호 연동되도록 구성하고 있다.
따라서, 상기 높이 계측센서(80)에 의해 측정되는 시편(P) 표면의 위상의 증감량에 따라 승강모터(71)는 정방향 또는 역방향으로 회전하여 조절암(50, 60)을 통해 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)가 설치된 지지 프레임(40)을 승강시키게 된다.
그리하여, 회전 초점축(42)과 수평 일직선상(CL)에 형성되는 라인조명(20)과 라인스캔 카메라(30)의 초점은 시편(P) 표면에 형성될 수 있어서, 시편(P)의 표면 위상변화에 따른 회전 초점축(42)의 위상이 자동으로 제어될 수 있다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치의 전체 구성을 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 있어, 라인조명과 라인스캔 카메라의 조사각과 촬영각의 조절상태를 각각 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치에 있어, 시편의 표면 높이의 변화에 따른 라인조명과 라인스캔 카메라의 높이 조절상태를 보여주는 것이다.
**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****
1. 표면 검사용 라인 스캔장치
10. 이송 컨베이어 20. 라인조명
30. 라인스캔 카메라 40. 지지 프레임
41. 축공 42. 회전 초점축
43. 랙기어
50. 제 1 조절암 51. 치홈
52. 제 1 조절모터 52a. 구동기어
60. 제 2 조절암 61. 치홈
62. 제 2 조절모터 62a. 구동기어
70. 고정 프레임 71. 승강모터
71a. 피니언 기어 80. 높이 계측센서
P. 시편 CL. 수평 일직선상

Claims (3)

  1. 이송 컨베이어을 통해 일방향으로 이송되는 시편의 표면에 라인조명이 빛을 선형으로 조사하여 시편의 조도를 향상하고, 이 조도가 향상된 시편의 표면을 라인스캔 카메라가 촬영하여 일방향으로 이송되는 시편의 표면의 영상을 연속하여 수득하도록 구성된 시편 표면 검사용 라인 스캔장치에 있어서,
    상기 이송 컨베이어의 양편에는 축공이 형성된 지지 프레임이 설치되고, 상기 지지 프레임의 축공에는 라인조명을 고정한 제 1 조절암의 하단과, 라인스캔 카메라를 고정한 제 2 조절암의 하단이 회전 초점축을 통해 회동구조로 설치되어 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암은 회전 초점축을 회동중심으로 하여 회전되도록 구성되고, 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암에 설치된 라인 조명과 라인스캔 카메라의 초점은 회동중심인 회전 초점축의 수평 일직선상에 형성되도록 구성되어서,
    상기 제 1 조절암 또는 제 2 조절암을 회동중심인 회전 초점축을 중심으로 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 라인조명의 조사각 또는 라인스캔 카메라의 촬영각을 변경하여도, 라인조명와 라인스캔 카메라의 초점은 회전 초점축의 수평 일직선상에 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 조절암의 하단과 제 2 조절암의 하단 외경에는 치홈이 각각 형성되고, 상기 제 1 조절암에 형성된 치홈에는 제 1 조절모터의 구동 기어가 치합되고 제 2 조절암에 형성된 치홈에는 제 2 조절모터의 구동기어가 치합되어서, 상기 라인 조명을 고정한 제 1 조절암과 라인스캔 카메라를 설치한 제 2 조절암은 제 1 조절모터와 제 2 조절모터의 정역구동에 의해 조사각 및 촬영각이 조정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 조절암과 제 2 조절암을 설치한 지지 프레임의 하부에 고정 프레임을 설치하고, 이 고정 프레임에 지지 프레임을 승강구조로 설치하는 한편, 상기 지지 프레임에는 랙기어를 형성하고 상기 고정 프레임에는 상기 지지 프레임에 형성된 랙기어와 치합되는 피니언 기어를 갖는 승강모터를 설치하여,
    상기 승강모터의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 지지 프레임 및 이 지지 프레임에 조절암을 통해 고정된 라인조명과 라인스캔 카메라의 높낮이가 조절되어, 라인조명과 라인스캔 카메라의 초점이 이송 컨베이어를 통해 이송되는 시편의 표면에 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 공용성을 갖는 시편 표면 촬영용 라인 스캔장치.
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