KR20130053227A - 비젼시스템용 조명장치 - Google Patents

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KR20130053227A
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Abstract

본 발명은 각종 제품의 결함을 화상을 통해서 검사하는 비젼시스템에 사용되는 조명장치로서, 내장된 LED 소자들의 광원을 갖는 중공형 본체; 상기 본체의 광원에 공급되는 전원을 제어하는 PCB 기판과 콘트롤러를 갖는 제어부; 상기 본체의 외측에 배치되어 상기 LED 소자들의 광원으로부터 제공된 빛을 투과시켜서 검사 제품측으로 조사하는 렌즈봉; 및 상기 본체의 외부에 상기 렌즈봉을 위치 조절가능하게 고정시키는 위치조정수단;을 포함하여 상기 본체의 광원에 대해서 상기 렌즈봉의 이격거리를 위치조정수단을 통해서 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 조절할 수 있는 비젼시스템용 조명장치를 제공한다.
본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치에 의하면, 공장 자동화의 검사 및 각종 전자 제품의 조립 라인에서 형상검사, 결함 검사, 패턴검사, 치수검사, 프린팅검사 등을 실행하는 경우, 다양한 각도 및 방향으로 검사 제품을 조명할 수 있어서 다양한 규격 제품 및 결함에 대해서 완벽하게 제품 검사를 실행할 수 있고, 완제품의 검사 신뢰도를 크게 높일 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Description

비젼시스템용 조명장치{LIGHTING APPARATUS FOR A VISION SYSTEM}
본 발명은 각종 제품의 결함을 화상을 통해서 검사하는 비젼시스템에 사용되는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 본체의 외측으로 렌즈봉을 위치이동이 가능하도록 장착함으로써 다양한 각도 및 방향으로 검사 제품을 조명할 수 있어서, 검사 제품 및 결함에 대해서 완벽하게 제품 검사를 할 수 있고, 검사 후에 반품 또는 불량품 발생을 완벽하게 예방하여 검사 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있도록 개선된 비젼시스템용 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 세계는 지금 기후변화에 의한 환경위기에 직면해 있다. 이러한 기후 변화에 대응하기 위하여 전기에너지 소비의 약 20%를 차지하고 있는 조명의 고효율화를 위한 노력을 다각적으로 벌이고 있다.
LED 조명등은 수은을 함유하고 있는 형광등과는 달리 수은을 함유하고 있지 않아서 친환경적이며, 대략 5만 시간 이상의 긴 수명을 유지하고, 백열등 대비 90% 전기효율 향상 등의 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 대부분의 조명등을 LED 조명으로 대체하고자 하는 프로젝트가 추진되고 있다.
한편, 이와 같은 조명분야 중에서도 비젼시스템 조명은 LED의 여러 가지 장점으로 인하여 LED의 사용이 빠르게 증가하고 있다.
일반적인 비젼시스템은 영상데이터로 제조공정을 제어하는 산업기술로써, 공장 자동화의 검사 및 각종 전자 제품의 조립 라인에서 형상검사, 결함 검사, 패턴검사, 치수검사, 프린팅검사 등을 위해 최근 들어 광범위하게 사용되고 있다.
또한 인쇄회로기판(PCB)의 결함검사로부터 최근 반도체 분야의 리드 프레임(Lead Frame) 검사, BGA 검사, 씨디(Compact Disc)검사, LCD/PDP검사 등 거의 모든 분야에서 사용되고 있다.
이와 같은 비젼시스템(1)의 일례가 도 1a에 도시되어 있다.
즉, 일반적인 비젼시스템(1)은 검사 제품(10)이 이동하는 검사 테이블(12)의 상부측에 CCD 카메라(20)가 위치되고, 이와 같은 카메라(20)에는 비젼시스템용 조명장치(30)가 구비되어 있다.
그리고 이와 같은 CCD 카메라(20)는 제어 컴퓨터(40)에 전기적으로 연결되어 검사 제품(10)의 영상을 송출하며, 제어 컴퓨터(40)는 이와 같은 영상을 모니터(42)에서 표시하여 제품(10) 결함을 검사한다.
또한 제품(10)의 검사 결과는 필요한 경우, 프린터(50)를 통하여 출력되어 불량 제품을 생산 라인으로부터 선별하게 된다.
이와 같은 비젼시스템(1)에서 최적의 검사조건을 만들기 위하여서는 카메라(20) 및 비젼시스템용 조명장치(30) 등의 구성을 현장상황에 맞추어서 최적의 조건을 만들어야 한다.
특히, 이와 같은 비젼시스템(1)에서 사용되는 조명장치(30)는 도 1b에 도시된 바와 같이, CCD 카메라(20)의 하부에서 검사 제품(10)에 빛을 조명하기 위한 광원(32)을 구비한 것으로서, 빛을 제품에 조사(照射)한 후, 그 반사빛을 CCD 카메라(20)가 수신하여 제품의 화상 정보를 획득한다.
이와 같은 비젼시스템용 조명장치(30)에서 정확한 화상을 입력받기 위한 중요한 변수로서는, 검사 하고자 하는 부분의 화상을 선명하게 얻기 위하여 검사부분이 명확히 드러날 수 있는 광원(32)의 조명 조건을 만들어 주어야 한다.
이와 같은 비젼시스템(1)에서 사용되는 LED 광원(32)을 이용한 조명장치(30)의 장점은 다음과 같다.
첫째, 제품 검사용도에 맞는 다양한 색상 구현이 가능하다. 둘째, 점광원이기 때문에 다양한 형태의 조명 디자인이 가능하다. 셋째, 기존조명에 비해 밝기 조절에 유연성이 있다. 넷째, 사용 수명이 5~10만 시간으로 길다.
이와 같은 조명장치(30)의 장점들에 의해 비젼시스템(1)의 검사조건을 최적으로 할수 있기 때문에, 비젼시스템(1)의 조명장치(30)는 계속 사용량이 증가되고 있다.
이와 같은 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)가 도 2a 및 도 2b에 상세히 도시되어 있다.
즉, 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)는 중공형 본체(60)의 내부에 점광원인 LED 소자(62)들이 일렬로 배치되어 LED 광원(32)을 형성한다.
그리고 LED 소자(62)들의 전면에는 렌즈(66)가 고정식으로 장착되며, 그 후면으로는 PCB 기판(68)과 방열핀(70)이 배치되어 있다.
이와 같은 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)는 일측의 콘트롤러(72)를 통하여 공급 전원의 조정이 이루어지며, LED 소자(62)로부터 발광된 빛은 본체(60)에 고정된 구조의 렌즈(66)를 통하여 제품(12) 측으로 조사된다.
그러나 이와 같은 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)는 렌즈(66)가 본체(60)에 고정된 구조로 이루어지기 때문에, LED 소자(62)로부터 발광된 빛은 항상 일정한 방향 및 각도로 검사하고자 하는 제품(12)에 조사된다.
즉, 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)는 상기와 같은 구조적인 특징으로 인하여어느 한 규격 제품(12)의 파손부위를 검사하는 것으로 한정되고, 동일한 방향 및 각도의 조명만을 제품(12)에 비추기 때문에, 검사 제품(12)의 파손부위가 작거나 얇고 길게 되어 있는 경우와, 작고 크기가 다른 불규칙한 이물질이 제품(12)에 부착된 경우는 이러한 결함을 찾아 내기가 매우 어려운 문제점을 갖는다.
이와 같이 종래의 비젼시스템용 조명장치(30)는 검사 제품(12)을 다양한 각도 및 방향으로 조명할 수 없기 때문에, 완벽하게 제품(12) 결함을 검사할 수 없고, 결과적으로 제품(12) 출하시에는 반품 또는 불량품으로 이를 재검사 하여야 하는 번거로움을 초래하며, 완제품의 신뢰도와 사업자의 신용을 저하시키는 문제점을 갖는 것이었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 공장 자동화의 검사 및 각종 전자 제품의 조립 라인에서 형상검사, 결함 검사, 패턴검사, 치수검사, 프린팅검사 등을 실행하는 경우, 다양한 각도 및 방향으로 검사 제품을 조명할 수 있어서, 다양한 규격 제품 및 결함에 대해서 완벽하게 제품 검사를 할 수 있도록 개선된 비젼시스템용 조명장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 검사 제품의 파손부위가 작거나 얇고 길게 형성되어 있거나, 또는 크기가 작고 다른 불규칙한 이물질이 제품에 부착된 경우와 같은 미세 결함에 대해서도 완벽하게 결함 검사를 할 수 있어서 불량 제품의 발생을 완벽하게 사전에 방지하여 완제품의 신뢰도를 크게 높일 수 있도록 개선된 비젼시스템용 조명장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각종 제품의 결함을 화상을 통해서 검사하는 비젼시스템용 조명장치에 있어서,
내장된 LED 소자들의 광원을 갖는 중공형 본체;
상기 본체의 광원에 공급되는 전원을 제어하는 PCB 기판과 콘트롤러를 갖는 제어부;
상기 본체의 외측에 배치되어 상기 LED 소자들의 광원으로부터 제공된 빛을 투과시켜서 검사 제품측으로 조사하는 렌즈봉; 및
상기 본체의 외부에 상기 렌즈봉을 위치 조절가능하게 고정시키는 위치조정수단;을 포함하여 상기 본체의 광원에 대해서 상기 렌즈봉의 이격거리를 위치조정수단을 통해서 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 조절할 수 있도록 구성된 비젼시스템용 조명장치를 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 렌즈봉은 원형 단면의 원기둥 구조로 형성되고, 광원을 형성하는 다수의 LED 소자들의 전면에서 나란하게 배치된 비젼시스템용 조명장치를 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 위치조정수단은 상기 렌즈봉의 양측단으로부터 각각 돌출한 고정판과, 상기 각각의 고정판을 관통하여 끼워지고 그 일측 단부는 상기 본체에 고정된 고정 볼트 및 상기 고정 볼트에 나사결합하여 그 사이에서 상기 고정판을 협착시켜 고정하는 한 쌍의 위치조정너트를 포함하는 비젼시스템용 조명장치를 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 위치조정수단은 상기 고정 볼트상에서 상기 한 쌍의 위치조정너트의 장착 위치를 조절하여 고정판의 위치를 변경시킴으로써 상기 본체의 광원에 대해서 상기 렌즈봉의 이격거리를 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 조절할 수 있도록 구성된 비젼시스템용 조명장치를 제공한다.
본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치에 의하면, LED 소자들의 광원이 내장된 중공형 본체의 외측에 렌즈봉을 배치하고, 상기 본체에 대해서 렌즈봉을 위치 조절가능하게 고정시키는 위치조정수단을 구비하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 작업자가 원하는 대로 조절할 수 있도록 되어 있다.
따라서 본 발명에 의하면 공장 자동화의 검사 및 각종 전자 제품의 조립 라인에서 형상검사, 결함 검사, 패턴검사, 치수검사, 프린팅검사 등을 실행하는 경우, 다양한 각도 및 방향으로 검사 제품을 조명할 수 있어서 다양한 규격 제품 및 결함에 대해서 완벽하게 제품 검사를 실행할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 작업자가 원하는 대로 조절할 수 있어서 검사 제품의 파손부위가 작거나 얇고 길게 형성되어 있거나, 또는 크기가 작고 다른 불규칙한 이물질이 제품에 부착된 경우와 같은 미세 결함에 대해서도 완벽하게 결함 검사를 할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면 불량 제품의 발생을 완벽하게 사전에 방지하여 완제품의 신뢰도를 크게 높일 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 제품 결함을 화상으로 검사하는 비젼시스템의 전체 구성을 도시한 설명도이다.
도 1b는 비젼시스템에 사용되는 종래의 조명장치를 도시한 설명도이다.
도 2a는 종래의 비젼시스템용 조명장치를 도시한 측단면도이다.
도 2b는 종래의 비젼시스템용 조명장치를 도시한 저면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치를 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치를 도시한 분해 도립도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치에서 렌즈봉이 본체의 LED 광원에 가깝게 위치된 구조를 도시한 작동 설명도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치에서 렌즈봉이 본체의 LED 광원에 멀리 위치된 구조를 도시한 작동 설명도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, LED 소자(122)들의 광원(120)을 내장한 중공형 본체(110)를 갖는다.
이와 같은 중공형 본체(110)는 일반적인 철판 등을 절곡하여 이루어지고, 측면에는 방열 구멍(미 도시)들이 다수 형성된 커버부재이다.
그리고 상기 본체(110)에는 광원(120)에 공급되는 전원을 제어하는 PCB 기판(134)과 방열핀(136)이 구비되며, 콘트롤러(138)를 갖는 제어부(140)가 구비되며, 이와 같은 제어부(140)는 종래와 같이 광원(120)인 LED 소자(122)들에 공급되는 전원을 제어하여 점등시킨다.
또한 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치(100)는 상기 본체(110)의 외측에 배치되어 상기 LED 소자(122)들의 광원(120)으로부터 제공된 빛을 투과시켜서 검사 제품측으로 조사하는 렌즈봉(150)을 갖는다.
이와 같은 렌즈봉(150)은 원형 단면의 원기둥 구조로 형성된 것으로서, 광원(120)을 형성하는 다수의 LED 소자(122)들의 전면에서 나란하게 배치된다.
그리고 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치(100)는 상기 본체(110)의 외부에 상기 렌즈봉(150)을 위치 조절가능하게 고정시키는 위치조정수단(160)을 구비한다.
이와 같은 위치조정수단(160)은 상기 본체(110)의 광원(120)에 대해서 상기 렌즈봉(150)의 이격거리(D)를 조절하기 위한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈봉(150)의 양측단으로부터 각각 돌출한 고정판(152)과, 상기 각각의 고정판(152)을 관통하여 끼워지고, 그 일측 단부는 상기 본체(110)에 고정된 고정 볼트(162) 및 상기 고정 볼트(162)에 나사결합하여 그 사이에서 상기 고정판(152)을 협착시켜 고정하는 한 쌍의 위치조정너트(164a,164b)를 포함한다.
즉, 상기 고정판(152)은 렌즈봉(150)의 양측단으로부터 각각 수평으로 돌출하고, 중앙에는 고정 볼트(162)가 끼워지는 관통공(154)을 형성하고 있다.
또한 상기 고정 볼트(162)는 도 4에 도시된 바와 같이, 그 일측 단부가 상기 본체(110)에 고정되고, 타측 단부는 본체(110) 외측으로 길게 돌출되며, 이와 같은 고정 볼트(162)는 렌즈봉(150)이 위치되는 본체(110)의 양측에 위치되어 있다.
그리고 상기 고정 볼트(162)에는 한 쌍의 위치조정너트(164a,164b)가 나사결합으로 장착된다.
이와 같은 위치조정수단(160)은 상기 고정 볼트(162)상에서 상기 한 쌍의 위치조정너트(164a,164b)의 장착 위치를 조절하여 고정판(152)을 위치조정너트(164a,164b)의 사이에 협착시킴으로써 상기 본체(110)의 광원(120)에 대해서 상기 렌즈봉(150)의 이격거리(D)를 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치(100)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, LED 소자(122)들의 광원(120)이 내장된 중공형 본체(110)의 외측에 렌즈봉(150)을 배치하고, 상기 본체(110)에 대해서 렌즈봉(150)을 위치 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 작업자가 원하는 대로 조절할 수 있다.
즉, 중공형 본체(110)로부터 돌출된 고정 볼트(162)에 각각 렌즈봉(150)의 양측단으로부터 돌출한 고정판(152)들을 끼우고, 그 상하에서 위치조정너트(164a,164b)들을 조여서 고정하면, 고정 볼트(162)상에서 작업자가 렌즈봉(150)의 위치를 조절하게 된다.
이때, 도 5a에 도시된 바와 같이 렌즈봉(150)을 본체(110) 측에 밀착시켜서 광원(120)인 LED 소자(122)들과의 거리(D)를 줄일 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이 렌즈봉(150)을 본체(110) 측으로부터 멀리 위치시켜서 광원(120)인 LED 소자(122)들과의 거리(D)를 크게 늘릴 수 있다.
이와 같이 렌즈봉(150)을 광원(120)인 LED 소자(122)들과의 거리(D)를 조정하게 되면 렌즈봉(150)을 통하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향가 변하게 되고, 이를 이용하여 작업자는 원하는 검사 제품과 원하는 제품 결함을 다양하게 검사할 수 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 비젼시스템용 조명장치(100)에 의하면, LED 소자(122)들로 이루어진 광원(120)이 내장된 중공형 본체(110)의 외측에 렌즈봉(150)을 별도로 배치하고, 위치조정수단(160)을 통하여 상기 본체(110)에 대해서 렌즈봉(150)을 위치 조절가능하게 고정시킨다.
따라서 작업자는 렌즈봉(150)을 통하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 원하는 대로 조절할 수 있게 되고, 공장 자동화의 검사 및 각종 전자 제품의 조립 라인에서 형상검사, 결함 검사, 패턴검사, 치수검사, 프린팅검사 등을 실행하는 경우, 다양한 규격의 제품 및 결함에 대해서 완벽하게 검사를 실행할 수 있다.
특히, 검사 제품의 파손부위가 작거나 얇고 길게 형성되어 있거나, 또는 크기가 작고 다른 불규칙한 이물질이 제품에 부착된 경우에도 검사 제품에 충분한 조명을 비추게 되어 완벽하게 결함 검사를 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 불량 제품 및 결함을 완벽하게 사전에 검사할 수 있어서 완제품의 신뢰도를 크게 높일 수 있게 된다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면 위치조정수단(160)의 고정 볼트(162) 및 위치조정너트(164a,164b) 대신에 별도의 가이드봉(미 도시)과, 상기 가이드봉에서 슬라이딩 위치조정되어 렌즈봉(150)을 고정시키는 별도의 연결구(미 도시) 등으로 변경 또는 대체가능할 것이다. 그러나 그와 같은 단순한 설계적인 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
1: 비젼시스템 10: 검사 제품
12: 검사 테이블 20: CCD 카메라
30: 조명장치 32,120: 광원
40: 제어 컴퓨터 42: 모니터
50: 프린터 60,110: 본체
62,122: LED 소자 66: 렌즈
68,134: PCB 기판 70,136: 방열핀
72,138: 콘트롤러 100: 비젼시스템용 조명장치
140: 제어부 150: 렌즈봉
152: 고정판 154: 관통공
160: 위치조정수단 162: 고정 볼트
164a,164b: 위치조정너트 D: 이격거리

Claims (4)

  1. 각종 제품의 결함을 화상을 통해서 검사하는 비젼시스템용 조명장치에 있어서,
    내장된 LED 소자들의 광원을 갖는 중공형 본체;
    상기 본체의 광원에 공급되는 전원을 제어하는 PCB 기판과 콘트롤러를 갖는 제어부;
    상기 본체의 외측에 배치되어 상기 LED 소자들의 광원으로부터 제공된 빛을 투과시켜서 검사 제품측으로 조사하는 렌즈봉; 및
    상기 본체의 외부에 상기 렌즈봉을 위치 조절가능하게 고정시키는 위치조정수단;을 포함하여 상기 본체의 광원에 대해서 상기 렌즈봉의 이격거리를 위치조정수단을 통해서 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 조절할 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 비젼시스템용 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈봉은 원형 단면의 원기둥 구조로 형성되고, 광원을 형성하는 다수의 LED 소자들의 전면에서 나란하게 배치된 것임을 특징으로 하는 비젼시스템용 조명장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위치조정수단은 상기 렌즈봉의 양측단으로부터 각각 돌출한 고정판과, 상기 각각의 고정판을 관통하여 끼워지고 그 일측 단부는 상기 본체에 고정된 고정 볼트 및 상기 고정 볼트에 나사결합하여 그 사이에서 상기 고정판을 협착시켜 고정하는 한 쌍의 위치조정너트를 포함하는 것임을 특징으로 하는 비젼시스템용 조명장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위치조정수단은 상기 고정 볼트상에서 상기 한 쌍의 위치조정너트의 장착 위치를 조절하여 고정판의 위치를 변경시킴으로써 상기 본체의 광원에 대해서 상기 렌즈봉의 이격거리를 조절하여 검사 제품에 조사되는 빛의 각도와 방향을 조절할 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 비젼시스템용 조명장치.

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