KR20120123933A - 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치 - Google Patents

편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치는, 부품 조립과정에서 조립 또는 실장된 검사대상물을 카메라로 촬영한 후 촬영된 이미지를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 상기 검사대상물을 검사위치에 고정 또는 이송시키는 스테이지부와, 상기 스테이지부의 상부에 위치하며, 상기 검사대상물에 조명을 제공하는 조명부와, 상기 조명부의 중심에 위치되어 검사대상물의 2차원 형상을 획득하기 위한 중앙카메라부와, 상기 중앙카메라부의 측부에 복수 개 배치되는 측부카메라부와, 상기 중앙카메라부의 측부에서 상기 측부카메라부의 카메라와 카메라 사이에 배치되는 복수 개의 격자무늬조사부와, 상기 중앙카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 스테이지부와 상기 격자무늬조사부 및 상기 카메라부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 격자무늬조사부와 중앙카메라부에는 편광판이 설치되고, 상기 격자무늬조사부는 서로 다른 간격의 주기를 가지는 격자무늬를 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치{VISION INSPECTION APPARATUS USING MULTIPLE GRID PATTERN AND POLARIZING PLATES}
본 발명은 비전검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비전 검사에 이용되는 광의 강도를 조절할 있으며, 보다 넓은 간격의 격자 무늬와 좁은 간격의 격자 무늬를 이용하여 비전 검사를 수행함으로써, 비전 검사를 신속하고도 정확히 수행할 수 있는 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인쇄회로기판(PCB) 등에 표면실장부품을 조립하는 표면실장기술(SMT; Surface Mounting Technology)은 표면실장부품(SMD; Surface Mounting Device)을 소형화/집적화하는 기술과, 이러한 표면실장부품을 정밀하게 조립하기 위한 정밀조립장비의 개발 및 각종 조립장비를 운용하는 기술을 포함한다.
표면실장라인은 표면실장기와 비전검사장치와 같은 장비로 구성된다. 상기 표면실장기는 표면실장부품을 인쇄회로기판상에 실장하는 장비로서 Tape, Stick, Tray 형태로 공급되는 각종 표면실장부품을 부품공급기(Feeder)로부터 공급받아 인쇄회로기판 상의 실장위치에 올려놓는 작업을 수행한다.
그리고, 상기 비전검사장치는 표면실장부품의 납땜공정 완료전 또는 완료 후, 표면실장부품의 실장상태를 검사하며 검사결과에 따라 다음공정으로 인쇄회로기판을 이송시키게 된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 통상적인 비전검사장치는 램프 등을 이용하여 광이 조사되는 조명부(110)와, 상기 조명부(110)의 상부에 설치되어 검사대상물에 실장된 각종 부품의 영상정보를 촬영하기 위한 카메라부(120)와 상기 조명부(110)로부터의 광을 반사하여 검사대상물에 비추면서도 검사대상물의 형상을 상기 카메라부에 전달하기 위한 하프 미러(130)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 조명부(110)는 각종의 램프를 복수 개 배열하여 하우징(140) 내에 배치되며, 검사 대상물에 조명을 조사할 경우에는 상기 복수 개의 램프에 전원을 공급하여 빛을 조사하게 된다.
한편, 통상적인 비전검사방법은, 컨베이어를 통해 검사대상물이 수평 이송되면 위치조절장치에서 초기 위치를 조절하고, 조절이 완료된 후 엘이디 부품 또는 인쇄회로기판 상에 격자를 통해 광을 조사하면, 조사된 광이 검사대상물의 표면에 비쳐 형성된 그림자 형상을 분석함으로써, 3차원적 높이를 측정하게 된다.
이후 촬영 부분을 연산하고 기준값과 비교함으로써, 높이와 연관되는 부품 실장의 양호/불량을 검사하거나, 표면실장부품의 실장 유/무를 검사하게 된다.
상기와 같은 검사방법은 모두 2차원적 그림자 형상을 측정하여 삼각함수를 이용함으로써 3차원적 높이를 계산한다.
따라서, 조사된 광에 의해 형성된 그림자 패턴을 명확히 촬영 구분하는 것이 구조광을 이용한 비전검사장치에 있어서는 매우 중요한 요소이다.
그런데, PCB 기판 등에 장착되는 반도체 부품의 경우, 그 리드부 또는 납땜 부분과 같은 금속 부분에서의 광의 산란으로 인해 반사광이 지나치게 밝게 된다.
이러한 요인은 부품의 정확한 높이 측정 및 미삽, 들뜸 등을 검사하는데 방해 요인이 된다.
또한, 도 2 에서와 같이, 높이를 가지는 검사대상물에 격자 무늬 광을 조사하고 이를 평면적으로 촬영할 경우, 상기 검사대상물의 높이가 격자 무늬의 간격보다 상대적으로 매우 높으면, 검사대상물 상부에 조사된 격자무늬(1, 2, 3)와 바닥면의 격자무늬(1-1, 2-1, 3-1) 중 어느 것이 애초 동일한 격자 무늬인지를 구분할 수 없게 된다.
따라서, 이러한 요인은 높이 검사에 있어 오차를 유발할 수 있는 요인으로서, 이러한 오차의 제거를 위해 높이 측정에 요구되는 영상 사진의 수를 증가시키고, 영상 사진을 기초로한 높이 계산 과정을 복잡하게 하여 검사에 소요되는 전체 시간을 지연시키는 요인이 된다.
한편, 상기 종래 비전검사장치에서는 광을 반사시키면서도 영상을 촬영하기 위해 제공되는 하프 미러가 중앙의 카메라부 전방에 배치됨으로써, 보다 선명한 영상의 촬영에 방해가 되었다.
또한, 조명부로부터의 광이 직접 검사대상물의 표면에 조사되므로, 광이 중첩되어 직접 조사되는 부분은 상대적으로 매우 밝은 반면 광밀도가 낮은 부분은 상대적으로 어둡게 되는 문제점이 있다.
그리고, 상기 중앙의 카메라부 내에 검사대상 기판이 올바른 위치에 장착되었는지의 여부를 인식하기 위한 레이저, 카메라 등의 구성이 수용되므로, 상기 중앙의 카메라를 수용하기 위한 하우징에 수용되는 전체 구성의 종류, 크기 및 무게가 증가되어 유지 보수에 불편함을 유발하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부품의 금속 표면에서 발생되는 광의 강도를 효과적으로 저하시킬 수 있어 보다 정확한 검사를 수행할 수 있는 비전검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 검사대상물의 높이를 신속하고도 정확하게 측정가능한 비전검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 검사대상물의 표면에 조사되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 비전검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 중앙의 카메라부 전방에 배치되는 하프 미러를 제거함으로써, 보다 선명한 영상의 촬영이 가능한 비전검사장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치는, 부품 조립과정에서 조립 또는 실장된 검사대상물을 카메라로 촬영한 후 촬영된 이미지를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 상기 검사대상물을 검사위치에 고정 또는 이송시키는 스테이지부와, 상기 스테이지부의 상부에 위치하며, 상기 검사대상물에 조명을 제공하는 조명부와, 상기 조명부의 중심에 위치되어 검사대상물의 2차원 형상을 획득하기 위한 중앙카메라부와, 상기 중앙카메라부의 측부에 복수 개 배치되는 측부카메라부와, 상기 중앙카메라부의 측부에서 상기 측부카메라부의 카메라와 카메라 사이에 배치되는 복수 개의 격자무늬조사부와, 상기 중앙카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 스테이지부와 상기 격자무늬조사부 및 상기 카메라부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 격자무늬조사부와 중앙카메라부에는 편광판이 설치되고, 상기 격자무늬조사부는 서로 다른 간격의 주기를 가지는 격자무늬를 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 격자무늬조사부는 액정 패널 또는 마이크로미러모듈 중의 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 격자무늬조사부는 복수 개로 구성되며, 보다 큰 주기의 격자무늬와 보다 작은 주기의 격자무늬를 동시 또는 순차적으로 조사하도록 구성된다.
한편, 상기 조명부의 전방에는 광확산부가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 조명부는 수직하방향으로 광을 조사하기 위한 수평조명부와 경사 방향으로 광을 조사하기 위한 경사조명부를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 격자무늬조사부는 상기 중앙카메라부를 중심으로 상호 대향 배치된다.
또한, 상기 측부카메라부는 상기 중앙카메라부를 중심으로 상호 대향 배치될 수 있다.
한편, 상기 광확산부는 상기 수평조명부와 경사조명부 모두의 전면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 중앙카메라부의 일측부에는 검사대상물의 위치 확인을 위한 위치확인카메라부가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 위치확인카메라부의 전방에는 위치확인조명부와 하프미러가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 측면도 상 상기 중앙카메라부와 상기 격자무늬조사부 사이의 각도는 25도 내지 45도이다.
바람직하게는, 상기 격자무늬조사부와 중앙카메라부에 배치되는 편광판은 회전가능하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 격자무늬조사부 중의 일 격자무늬조사부는 미리 정해진 하나의 색깔로써 큰 주기의 격자무늬를 조사하며, 다른 하나의 격자무늬조사부는 미리 정해진 또 다른 색깔로써 작은 주기의 격자무늬를 조사하도록 구성된다.
본 발명에 의해, 부품의 금속 표면에서 발생되는 광의 강도를 효과적으로 저하시킬 수 있어 보다 정확한 검사를 수행할 수 있다.
또한, 검사대상물의 높이를 신속하고도 정확히 계산할 수 있다.
또한, 검사대상물의 표면에 조사되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 중앙의 카메라부 전방에 배치되는 하프 미러를 제거함으로써, 보다 선명한 영상의 촬영이 가능하다.
도 1 은 종래 비전검사장치의 측단면도이다.
도 2(a) 는 부품에 격자 무늬를 조사한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2(b) 는 부품에 격자 무늬를 조사한 상태를 도시한 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 측면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 평면도이다.
도 5 는 격자무늬의 주기와 부품의 높이 관계를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 측면도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 평면도이다.
도 3 과 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치는, 부품 조립과정에서 조립 또는 실장된 검사대상물(5)을 카메라로 촬영한 후 촬영된 이미지를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 검사대상물(5)의 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 상기 검사대상물(5)을 검사위치에 고정 또는 이송시키는 스테이지부(10)와, 상기 스테이지부(10)의 상부에 위치하며, 상기 검사대상물(5)에 조명을 제공하는 조명부(20)와, 상기 조명부(20)의 중심에 위치되어 검사대상물의 2차원 형상을 획득하기 위한 중앙카메라부(30)와, 상기 중앙카메라부의 측부에 복수 개 배치되는 측부카메라부(40-2, 40-4, 40-6, 40-8)와, 상기 중앙카메라부(30)의 측부에서 상기 측부카메라부(40-2, 40-4, 40-6, 40-8)의 카메라와 카메라 사이에 배치되는 복수 개의 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)와, 상기 중앙카메라부(30)에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부(60)와, 상기 스테이지부(10)와 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8) 및 상기 카메라부(30, 40-2, 40-4, 40-6, 40-8) 를 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)와 중앙카메라부(30)에는 편광판(33, 53-2, 53-4, 53-6, 53-8)이 설치되고, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)는 서로 다른 간격의 주기를 가지는 격자무늬를 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비전검사장치는 표면실장라인에서 표면실장작업을 마친 인쇄회로기판의 표면실장부품을 검사할 경우, 선행장비의 컨베이어를 통해 다음 공정으로 이동되기 이전에 비전검사를 실시할 수 있도록 설치된다.
이와 같은 비전검사장치는 선, 후행 장비의 컨베이어와 컨베이어 사이에 형성되는 공간에 배치되는 방식으로 설치될 수 있고, 선, 후행장비와 연계시키지 않고 단독 테이블 형태로도 사용될 수 있다.
여기서, 상기 스테이지부(10)는 검사될 검사대상물(5)이 착좌되는 공간을 제공하는 구성요소로서, 상기 검사대상물(5)의 위치를 조절 및 고정시키기 위한 위치조절부(미도시) 및 고정부(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 스테이지부(10)의 상부에는 조명부(20)가 상기 중앙카메라부(30)를 중심으로 원주 방향을 따라 연속적 또는 단속적으로 설치된다.
상기 조명부(20)는 상기 검사대상물(5)의 정확한 영상정보를 확보하기 위하여 검사대상물(5)에 조명을 제공하는 구성요소로써, 복수의 램프 또는 엘이디 전구를 다수개 배치하여 상기 검사대상물(5)을 사방에서 조명하도록 마련될 수 있다.
상기 조명부(20)는 수평조명부(22)와 경사조명부(23)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 수평조명부(22)는 상기 스테이지(10)의 상부에 설치되어 상기 검사대상물(5)에 수직으로 입사되는 광을 제공하는 역할을 수행한다.
상기 경사조명부(23)는 상기 수평조명부(22)의 측부에 배치되어 경사 방향의광을 제공하는 역할을 수행한다.
상기 중앙카메라부(30)는 검사대상물(5)을 평면적으로 촬영하기 위한 구성요소로써, 바람직하게는, CCD(charge coupled device)카메라로 마련될 수 있다.
상기 중앙카메라부(30)에 의해 검사대상물(5)의 2차원적 검사를 수행함과 동시에, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에 의해 조사된 격자 무늬가 변형된 정도를 촬영하여 검사대상물의 높이를 측정할 수 있다.
종래 비전검사장치의 경우, 통상 중앙카메라부의 전방에 하프미러가 배치되어 조명부로부터의 조명을 반사하면서도, 상기 카메라를 통한 영상의 촬영이 가능하도록 구성되는데, 본원 발명의 경우 상기 중앙카메라부(30) 전방에 하프미러가 배치되지 않는다.
따라서, 상기 중앙카메라부(30)를 통해 보다 선명한 영상의 촬영이 가능해진다.
상기 중앙카메라부(30)의 측부에는 복수 개의 측부카메라부(40-2, 40-4, 40-6, 40-8)가 상기 중앙카메라부(30)에 대해 대칭적으로 배치됨으로써, 영상의 사각 지역을 제거함과 동시에 영상의 촬영을 신속히 수행할 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 네개의 상기 측부카메라부(40-2, 40-4, 40-6, 40-8)가 상기 중앙카메라부(30)에 대해 대칭적으로 배치되어, 기판 등의 검사대상물에 배치되는 부품의 들뜸, 미삽 등을 검사한다.
상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)는 상기 검사대상물(5)에 격자무늬를 조사하여 높이를 측정하기 위한 구성으로서, 액정패널 또는 디지털 마이크로미러 디스플레이(DMD: Digital Micromirror Display)와 광원을 포함하여 구성된다.
그리하여, 상기 제어부(70)의 제어에 의해 격자 형상의 무늬가 검사대상물(5) 상에 조사되도록 하고, 상기 격자 형상의 무늬가 변형된 정도를 상기 중앙카메라부(30)를 통해 촬영함으로써, 부품의 높이를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 중앙카메라부(30)와 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에는 편광판(33, 53-2, 53-4, 53-6, 53-8)이 각각 설치된다.
그리하여, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)로부터 조사된 격자무늬는 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에 배치되는 편광판(53-2, 53-4, 53-6, 53-8)을 통과하여 조사되고, 상기 중앙카메라부(30)에 배치되는 편광판(33)을 통과하여 촬영된다.
통상, 반도체 부품의 리드부 또는 납땜부와 같은 금속면에 광이 조사되면, 금속면 상에서 광이 산란되어 원래 조사된 편광 방향과는 다른 방향으로 편광 방향이 회전된다.
따라서, 원래의 편광 방향을 가지는 반사광들을 제거하고 나머지의 일정한 편광 방향의 광들만을 촬영에 이용함으로써 광의 강도를 조절할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 중앙카메라부(30)와 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에 각각 편광판을 배치하고, 각 편광판이 상호 90도 회전된 상태로 배치함으로써, 금속 표면에서 산란된 광들 중에서 편광 방향이 회전되지 않은 광은 걸러지고, 나머지 광들만 촬영에 이용되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 반사광의 강도를 조절가능하도록 상기 편광판들(33, 53-2, 53-4, 53-6, 53-8)은 회전가능하도록 구성된다.
그리하여, 상기 중앙카메라부(30)에 배치되는 편광판(33)과 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에 배치되는 편광판(53-2, 53-4, 53-6, 53-8) 간의 상호 각도를 조절함으로써, 촬영에 이용되는 광의 강도를 조절할 수 있다.
상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8) 역시 상기 중앙카메라부(30)를 중심으로 네 개의 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)가 대칭적으로 배치되어, 검사대상물(5)에 격자 무늬를 조사하도록 구성된다.
여기서, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)는 빨강, 파랑 등의 다양한 색깔의 격자무늬를 조사할 수 있도록 구성된다.
그리하여, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8) 중 일 격자무늬조사부는 보다 큰 간격의 격자 무늬를 하나의 색깔로써 조사하고, 다른 하나의 격자무늬조사부는 보다 작은 간격의 격자 무늬를 그 색깔을 달리하여 동시에 조사함으로써, 부품의 높이 측정에 소요되는 시간을 감소시키면서 보다 정확한 높이 측정이 가능하도록 한다.
예를 들어, 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8) 중 하나의 격자무늬조사부는 보다 큰 간격의 격자무늬를 빨강색으로 조사하고, 다른 하나의 격자무늬조사부는 보다 작은 간격의 격자 무늬를 파랑색으로 조사하여, 큰 간격의 격자무늬와 작은 간격의 격자무늬가 구분되도록 조사할 수 있다.
상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)와 상기 중앙카메라부(30) 사이의 배치 각도(a) 는 25도 내지 45도의 각도 범위로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 각도(a)가 25도보다 작을 경우에는 부품의 높이에 따른 격자무늬의 변형 정도가 작아 높이 계산에 오차를 야기할 있으며, 상기 각도(a)가 45도보다 클 경우에는 상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8)에 가까운쪽과 먼쪽에 조사되는 격자무늬 폭의 차이가 지나치게 커져 높이 계산에 오차를 야기할 수 있다.
상기 각도 범위로 배치될 경우, 조사된 격자무늬를 상기 중앙카메라부(30)를 통해 촬영하면, 검사 대상물의 높이에 따라 격자 무늬가 적절히 변형되기 때문이다.
한편, 상기 비전처리부(60)는 상기 카메라부로부터 획득된 검사대상물(5)의 영상정보를 푸리에 변환(Fourier Transform) 등의 수학적인 처리를 통해 계산하여, 미리 입력된 기준 값과 비교함으로써 상기 검사대상물(5)의 양호 불량을 판단한다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 스테이지부(10), 카메라부의 구동 및 동작을 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하는 구성요소로써, 본 발명에 따른 비전검사장치 전체의 구동을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 제어부(70)는 시스템 제어 프로그램에 따라 비전검사장치의 촬영위치제어와 촬영된 영상의 처리와 조명부 제어 등의 물리적인 제어를 담당함은 물론 검사작업수행 및 데이터 연산 작업을 수행한다.
아울러, 상기 제어부(70)는 작업내용 및 검사결과를 모니터에 출력하기 위한 출력장치 제어와 작업자가 제반사항을 설정 및 입력할 수 있는 입력장치 제어 등 비전검사장치의 총괄적인 제어를 담당한다.
한편, 상기 조명부(20)의 전방에는 광확산판과 같은 광확산부(25)가 배치되어, 상기 조명부(20)로부터의 광이 검사대상물의 전체 영역에 고루 조사되도록 한다.
그리하여, 검사대상물(5) 상에서 어두운 부분과 밝은 부분의 차이를 감소시켜 보다 선명한 영상을 촬영할 수 있다.
상기 광확산부(25)는 상기 수평조명부(22)와 경사조명부(23) 모두의 전방에 배치될 수 있도록 측단면 상 꺽여진 형태로 구성된다.
한편, 상기 중앙카메라부(30)의 일측부에는 검사대상물의 위치 확인을 위한 위치확인카메라부(80)가 배치된다.
여기서, 상기 위치확인카메라부(80)의 전방에는 위치확인조명부(84)와 하프미러(82)가 배치된다.
그리하여, 종래 중앙 카메라를 통해 검사대상물의 위치를 확인하는 경우에 비해, 위치 확인을 위한 구성들이 별도의 위치확인카메라부(80)의 하우징 내에 수용됨으로써, 상기 중앙카메라부(30)의 하우징 직경을 감소시킬 수 있으며, 부속 고장의 경우에도 관리가 용이해진다.
도 5 는 격자무늬의 주기(간격)와 부품의 높이 관계를 나타내는 개념도이다.
도 5 를 참조하여, 본 발명에 따른 비전검사장치의 격자 조사 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5 에서 a, b, c, d 점을 잇는 계단형상의 직선은 큰 주기를 가지는 격자 무늬에 의해 측정될 수 있는 높이를 개념적으로 도시한다.
즉, 큰 주기의 격자 무늬는 500 마이크로미터의 해상도를 가지며, 따라서 0에서 500마이크로미터까지의 높이에 대해서는 모두 동일한 높이로 인식하며, 500에서 1000마이크로미터까지는 또 다른 높이로 인식하게 된다.
이것은 큰 주기의 격자 무늬를 이용하여 부품의 높이를 측정할 경우의 해상도를 개념적으로 설명하는 것이며, 구체적인 숫자는 격자 무늬의 주기 크기에 따라 달라질 수 있다.
상기 격자무늬조사부(50-2, 50-4, 50-6, 50-8) 중의 일 격자무늬조사부에 의해 조사되는 예를 들어 빨간색의 큰 간격의 격자 무늬를 이용하여 부품의 대략적인 높이를 측정하게 된다.
즉, 도 5 에 예시된 육면체 형상 부품의 높이가 1680마이크로미터라 할 경우, 큰 주기의 격자무늬를 통해 일차적으로 1500 과 2000 마이크로미터 범위에 부품의 높이가 해당됨을 측정하게 된다.
그리고, 예를 들어 파란색의 작은 간격의 격자 무늬를 조사하여 d 점으로부터 R 점까지의 높이가 180 마이크로미터인 것을 측정하게 된다.
따라서, 부품의 총 높이는 1500 + 180 으로서 1680마이크로미터로 측정한다.
만약, 큰 주기의 격자무늬를 통한 높이 측정 과정이 없이 작은 주기의 격자무늬 한가지 만으로서 부품의 높이를 측정하게 된다면, 도 2 에서 좌측의 1번 격자무늬와 애초 일치하는 격자무늬가 우측의 1-1 격자무늬인지, 2-1 격자무늬인지, 3-1 격자무늬인지, 즉 부품의 상면에 있는 격자 무늬와 바닥면에 있는 격자 무늬가 상호 몇번의 주기(격자 간격)를 경과하여 일치되는지의 여부를 판단할 수 없게 된다.
따라서, 이러한 요인은 높이 검사에 있어 오차를 유발할 수 있는 요인으로서, 이러한 오차의 제거를 위해 높이 검사에 요구되는 계산 과정을 복잡하게 하고 검사에 소요되는 시간을 지연시키는 요인이 된다.
본 발명에서는 상기와 같이, 큰 간격의 격자 무늬와 보다 높은 해상도의 작은 간격의 격자 무늬를 함께 이용하되, 큰 간격의 격자 무늬를 통해서는 대략적인 높이의 범위를 측정하고, 작은 주기의 격자 무늬를 이용하여서는 보다 정확한 높이를 측정할 수 있도록 함으로써, 신속하고도 정확히 높이 검사를 수행할 수 있다.
상기 큰 주기의 격자 무늬 및 작은 주기의 격자 무늬는 높이 검사장치의 필요 사양에 따라, 큰 간격의 격자 무늬 및 작은 주기의 격자 무늬를 각각 한번 조사하여 이를 촬영하거나, 큰 간격의 격자 무늬를 한번 조사하여 촬영하고, 작은 간격의 격자 무늬는 큰 간격의 격자 무늬 사이를 이동시키면서 촬영함으로써 보다 정확한 높이 측정이 가능하도록 구성될 수도 있다.
상기 보다 큰 주기의 격자 무늬 간격은 보다 작은 격자 무늬 간격에 비해 3배 내지 6배로 구성되는 것이 바람직하다.
만약 큰 주기의 격자무늬 간격이 3배 미만일 경우에는 주기 크기 차이에 의한 측정 해상도 차이가 크지 않아 보다 정확한 높이 측정에 바람직하지 못하며, 만약, 큰 주기의 격자 무늬 간격이 6배를 초과할 경우에는 큰 간격과 작은 간격 간의 차이가 너무 크게 되어, 최종적으로 검사대상물 상에 비춰진 격자 형상의 선명도에 바람직하지 못한 영향을 미치게 된다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
5: 검사대상물 10: 스테이지부
20: 조명부 25: 광확산부
30: 중앙카메라부 40-2 내지 40-8: 제 2 카메라부
50-2 내지 50-8: 격자무늬조사부 60: 비전처리부

Claims (13)

  1. 부품 조립과정에서 조립 또는 실장된 검사대상물을 카메라로 촬영한 후 촬영된 이미지를 미리 입력된 대상 이미지와 비교하여 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서,
    상기 검사대상물을 검사위치에 고정 또는 이송시키는 스테이지부와;
    상기 스테이지부의 상부에 위치하며, 상기 검사대상물에 조명을 제공하는 조명부와;
    상기 조명부의 중심에 위치되어 검사대상물의 2차원 형상을 획득하기 위한 중앙카메라부와;
    상기 중앙카메라부의 측부에 복수 개 배치되는 측부카메라부와;
    상기 중앙카메라부의 측부에서 상기 측부카메라부의 카메라와 카메라 사이에 배치되는 복수 개의 격자무늬조사부와;
    상기 중앙카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와;
    상기 스테이지부와 상기 격자무늬조사부 및 상기 카메라부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 격자무늬조사부와 중앙카메라부에는 편광판이 설치되고,
    상기 격자무늬조사부는 서로 다른 간격의 주기를 가지는 격자무늬를 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자무늬조사부는 액정 패널 또는 마이크로미러모듈 중의 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자무늬조사부는 복수 개로 구성되며, 보다 큰 주기의 격자무늬와 보다 작은 주기의 격자무늬를 동시 또는 순차적으로 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부의 전방에는 광확산부가 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명부는 수직하방향으로 광을 조사하기 위한 수평조명부와 경사 방향으로 광을 조사하기 위한 경사조명부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 격자무늬조사부는 상기 중앙카메라부를 중심으로 상호 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측부카메라부는 상기 중앙카메라부를 중심으로 상호 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광확산부는 상기 수평조명부와 경사조명부 모두의 전면에 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙카메라부의 일측부에는 검사대상물의 위치 확인을 위한 위치확인카메라부가 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치확인카메라부의 전방에는 위치확인조명부와 하프미러가 배치되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    측면도 상 상기 중앙카메라부와 상기 격자무늬조사부 사이의 각도는 25도 내지 45도인 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자무늬조사부와 중앙카메라부에 배치되는 편광판은 회전가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자무늬조사부 중의 일 격자무늬조사부는 미리 정해진 하나의 색깔로써 큰 주기의 격자무늬를 조사하며, 다른 하나의 격자무늬조사부는 미리 정해진 또 다른 색깔로써 작은 주기의 격자무늬를 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 편광판과 다중 격자 무늬를 이용한 비전검사장치.


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