KR20130094883A - 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치는 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물을 안착시키는 스테이지부와, 상기 검사대상물에 패턴 무늬를 조사하기 위한 프로젝터부와, 검사대상물에 조사된 패턴 무늬를 촬영하기 위한 카메라부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 프로젝터부는, 광원부와, 상기 광원부로부터의 광을 통해 패턴 무늬를 생성하기 위한 패턴무늬생성부와, 상기 패턴무늬를 통과시키기 위한 렌즈부를 포함하며, 상기 패턴무늬생성부는 상기 렌즈부의 배치 평면에 대해 미리 설정된 각도만큼 기울어져 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 비전검사를 위해 조사되는 패턴의 균일도를 증대시킬 수 있으며, 조사되는 패턴의 해상도를 증대시킬 수 있다.

Description

패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치{VISION INSPECTION APPARATUS COMPRISING PATTERN COMPENSATION FUNCTION}
본 발명은 비전검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비전검사를 위해 조사되는 패턴 무늬의 전체 균일도와 해상도를 개선할 수 있도로 구성되는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 엘이디(LED: Light Emitting Diode)부품, 인쇄회로기판(PCB)을 검사하기 위한 비전검사장치는 부품의 들뜸이나 기울어짐과 같은 실장상태를 검사하며 검사결과에 따라 다음 공정으로 이송시키게 된다.
통상적인 부품의 검사를 위한 3차원비전검사방법은, 컨베이어를 통해 검사대상물이 수평 이송되면 위치조절장치에서 초기 위치를 조절하고, 조절이 완료된 후 격자무늬 구조를 띈 조명이 엘이디 부품 또는 인쇄회로기판을 조사하면 카메라가 조사된 격자무늬 광의 형태를 촬영하여 높이를 검사한다.
이후 높이검사장치는 촬영 부분의 높이를 연산하고 기준값과 비교함으로써, 높이와 연관되는 엘이디 부품과 실장의 양호/불량을 검사한다.
또한, 카메라를 통한 검사대상물의 2차원적 촬영 및 기준 영상과의 비교를 통해서도 표면실장부품의 실장 유/무 및 실장 불량 여부를 검사하게 된다.
상기와 같은 비전검사장치는 슬릿빔을 이용한 광삼각법 또는 모아레 기술을 이용하는데, 이들은 모두 2차원적 형상을 측정하여 삼각함수를 이용함으로써 3차원적 높이를 계산하거나 위상천이(Phase-shifting)를 통해 계산하는 방식이 적용된다.
모아레 방식에 의한 3차원 형상 측정 방법은 격자를 통해 광을 조사하고, 조사된 광이 검사대상물의 표면에 비쳐 형성된 그림자 형상을 분석함으로써, 3차원적 높이를 측정하게 된다.
따라서, 조사된 광에 의해 형성된 그림자 패턴을 정확히 구분하는 것이 구조광을 이용한 높이검사장치에 있어서는 매우 중요한 요소이다.
본 발명의 목적은, 비전검사를 위해 조사되는 패턴의 균일도를 증대시킬 수 있는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 조사되는 패턴의 해상도를 증대시킬 수 있는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치는 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물을 안착시키는 스테이지부와, 상기 검사대상물에 패턴 무늬를 조사하기 위한 프로젝터부와, 검사대상물에 조사된 패턴 무늬를 촬영하기 위한 카메라부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 프로젝터부는, 광원부와, 상기 광원부로부터의 광을 통해 패턴 무늬를 생성하기 위한 패턴무늬생성부와, 상기 패턴무늬를 통과시키기 위한 렌즈부를 포함하며, 상기 패턴무늬생성부는 상기 렌즈부의 배치 평면에 대해 미리 설정된 각도만큼 기울어져 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 프로젝터부는 측면도를 기준으로 상기 카메라부의 측부에 배치되며, 측면도를 기준으로 상기 카메라부로부터 멀리 배치될수록 상기 미리 설정된 각도는 커질 수 있다.
바람직하게는, 상기 프로젝터부는 상기 패턴무늬생성부 전방에 배치되는 반반사거울을 추가적으로 포함한다.
또한, 상기 광원부는 상기 반반사거울의 일측부에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광원부의 전방에는 편광부재가 설치된다.
본 발명에 의해, 비전검사를 위해 조사되는 패턴의 균일도를 증대시킬 수 있다.
또한, 조사되는 패턴의 해상도를 증대시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 측면도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치에 포함되는 프로젝터부의 개략 구성도이다.
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 1 은 본 발명에 따른 비전검사장치의 개략 측면도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치에 포함되는 프로젝터부의 개략 구성도이다.
도 1 및 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치는 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서, 검사대상물을 안착시키는 스테이지부(10)와, 상기 검사대상물에 패턴 무늬를 조사하기 위한 프로젝터부(20)와, 검사대상물에 조사된 패턴 무늬를 촬영하기 위한 카메라부(30)와, 상기 카메라부(30)에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부(40)와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부(50)를 포함하며, 상기 프로젝터부(20)는, 광원부(60)와, 상기 광원부(60)로부터의 광을 통해 패턴 무늬를 생성하기 위한 패턴무늬생성부(70)와, 상기 패턴무늬를 통과시키기 위한 렌즈부(80)를 포함하며, 상기 패턴무늬생성부(70)는 상기 렌즈부(80)의 배치 평면(PL)에 대해 미리 설정된 각도(a)만큼 기울어져 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비전검사장치는 표면실장라인에서 작업을 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 설치되거나, 또는 선, 후행장비와 연계되지 않고 단독 테이블 형태로도 사용될 수 있다.
상기 스테이지부(10)는 비전 검사의 대상이 되는 PCB 기판 등의 검사대상물을 안착시키기 위한 구성으로서, 예를 들어 제어부(50)의 제어를 통한 로봇 암, 이송롤러 또는 모터 및 컨베이어벨트 등의 이송 수단에 의해 이송된 상기 검사대상물이 안착된다.
상기 프로젝터부(20)는 검사대상물이 표면에 격자무늬(22) 패턴을 조사하기 위한 구성으로서, 상기 스테이지부(10)의 상부에 설치되는 카메라부(30)와 일정각도(ac) 기울어진 측부에 설치된다.
상기 프로젝터부(20)는 액정패널 또는 디지털 마이크로미러 디스플레이(DMD: Digital Micromirror Display) 등으로 구성되는 패턴무늬생성부(70)와 광원부(60)를 포함하여 구성된다.
상기 프로젝터부(20)가 상기 카메라부(30)에 대해 상기 각도(ac)로 배치된 상태에서 검사대상물의 표면으로 격자 형상의 패턴무늬(22)를 조사할 경우, 조사된 격자무늬를 상기 카메라부(30)를 통해 촬영하면, 검사 대상물의 높이에 따라 격자 무늬 패턴이 적절히 변형되며, 이러한 변형의 정도를 파악하여 부품의 높이를 측정할 수 있다.
또한, 상기 프로젝터부(20)는 상기 패턴무늬(22)를 통과시키기 위한 렌즈부(80)를 포함하여 상기 프로젝터부(20)에 의해 조사된 패턴무늬가 검사대상물 상에 소정의 크기로 비춰지도록 구성된다.
상기 프로젝터부(20)에 의한 패턴무늬 조사 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 광원부(60)로부터의 광이 특정 파장대의 파장만을 통과시키도록 구성되는 편광부재(95)을 통과하여 반반사미러(90)에 의해 반사되어 상기 패턴무늬생성부(70)로 향하게 된다.
상기와 같이 편광부재(95)룰 이용함으로써, 가시광선 또는 적외선 등의 특정 파장대의 광만을 이용하여 패턴무늬를 형성하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 반반사미러(90)를 이용함으로써, 상기 광원부(60) 및 편광부재(95)를 상기 반반사미러(90)의 측부에 배치시킬 수 있어, 전체 프로젝터부(20)의 길이가 감소되므로 보다 컴팩트한 구성이 가능하다.
상기 패턴무늬생성부(70)로 향한 광은 반사되어 상기 렌즈부(80)로 향하며, 상기 렌즈부(80)에 의해 패턴무늬는 그 크기가 조절되어 검사대상물의 표면으로 조사된다.
상기 패턴무늬생성부(70)로서는 격자 무늬를 유리판에 코팅하여 형성할 수도 있으며, 광투과형 또는 반사형 LCD 를 이용하여 구성할 수도 있다.
또는, 반사형 LCOS(Liquid Crystal On Silicon), 반사형 Digital Micro Mirror Device 등을 이용하여 구성할 수도 있다.
여기서, 상기 패턴무늬생성부(70)가 광 반사형 타입일 경우에는, 상기 광원부(60)로부터의 광을 상기 반반사미러(90)를 통하지 않고 직접 반사하여 상기 렌즈부(80)로 향하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 패턴무늬생성부(70)가 광 투과형일 경우에는, 상기 광원부를 상기 패턴무늬생성부(70)의 뒷쪽에 배치하여 직접 광을 조사하도록 함으로써, 패턴무늬가 상기 렌즈부(80)로 향하도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 카메라부(30)는 검사대상물 및 패턴의 변형 정도를 촬영하기 위한 구성이며, 상기 스테이지부(10)의 상부에 설치된다.
상기 카메라부(30) 내에 포함되는 이미지감지부는 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device) 또는 씨모스(CMOS: Complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 촬상소자로 구성된다.
상기 비전처리부(40)는 상기 카메라부(30)에 의해 촬영된 검사대상물의 영상 및 격자무늬 패턴이 검사대상물 상에 비춰지는 영상을 미리 저장된 기준(표준) 영상과 비교함으로써, 검사대상물(5)의 높이 및 설치 상태의 양호 불량을 판단할 수도 있다.
상기 비전처리부(40)는 상기 카메라부(30)로부터 획득된 검사대상물의 영상정보를 푸리에 변환(Fourier Transform) 등의 수학적인 처리를 통해 계산하여, 미리 입력된 기준 값과 비교함으로써 상기 검사대상물의 양호 불량을 판단한다.
그리하여, 상기 제어부(50)의 제어에 의해 격자 형상의 패턴 무늬가 검사대상물 상에 조사되도록 하고, 상기 격자 형상의 패턴 무늬가 변형된 정도를 상기 카메라부(30)를 통해 촬영함으로써, 부품의 높이를 계산할 수 있다.
상기 제어부(60)는 상기 프로젝터부(20), 카메라부(30) 등의 구동 및 동작을 제어하는 구성요소로써, 본 발명에 따른 검사장치 전체의 구동을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 제어부(60)는 시스템 제어 프로그램에 따라 검사장치의 위치제어와 촬영된 영상의 처리와 광원부 제어 등의 물리적인 제어를 담당함은 물론 데이터 연산 작업을 수행한다.
아울러, 상기 제어부(60)는 검사결과를 모니터에 출력하기 위한 출력장치 제어와 작업자가 제반사항을 설정 및 입력할 수 있는 입력장치 제어 등 검사장치의 총괄적인 제어를 담당한다.
한편, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 프로젝터부(20)가 카메라부(30)에 대해 일정각도(ac) 기울어져 설치되므로, 상기 프로젝터부(20)에 가까운 쪽(N)과 먼쪽(F) 부분에서 패턴무늬의 해상도가 달라지게 된다.
패턴 무늬를 조사하여 검사대상물의 높이를 측정하는 방식의 비전검사장치에서는, 패턴 무늬에 있어 밝고 어두운 무늬의 대비가 강할 수록 높이 측정의 분해능이 증가되며, 조사되는 패턴 무늬의 균일도 및 해상도가 일정한 것이 바람직하다.
따라서, 상기 프로젝터부(20)가 상기 카메라부(30)에 대해 기울어진 정도에 따라 상기 패턴무늬생성부(70)를 상기 렌즈부(80)의 배치 평면(PL)에 대해 미리 설정된 각도(a)만큼 기울임으로써, 상기 프로젝터부(20)에 가까운 영역과 먼 영역 간의 패턴무늬 해상도를 보상할 수 있다.
즉, 상기 프로젝터부(20) 내에서 상기 렌즈부(80)의 배치 평면(PL)에 대해 평행한 평면(PG)로부터 각도 a 만큼 기울여 상기 패턴무늬생성부(70)를 설치함으로써, 상기 카메라부(30)에 대해 상기 프로젝터부(20)가 기울어져 설치되는 것을 보상하도록 구성된다.
여기서, 상기 프로젝터부(20)가 상기 카메라부(30)에 대해 기울어져 설치된 각도(ac)가 커질수록, 상기 패턴무늬생성부(70)가 렌즈부(80)의 배치 평면(PL 또는 PG)에 대해 기울어지는 각도(a)가 커진다.
그리하여, 상기 렌즈부(80)를 중심으로 보다 가까운 영역에 조사되는 패턴무늬에 대해서는 상기 패턴무늬생성부(70)로부터 렌즈부(80)까지의 거리를 보다 멀도록 하고, 상기 렌즈부(80)를 중심으로 보다 먼 영역에 조사되는 패턴무늬에 대해서는 상기 패턴무늬생성부(70)로부터 렌즈부(80)까지의 거리를 보다 가깝게 할 수 있다.
상기와 같이, 프로젝터부(20) 내에 설치되는 패턴무늬생성부(70)의 설치 각도(a)를 조절함으로써, 상기 프로젝터부(20)로부터의 거리에 따른 패턴무늬의 해상도 불균일 문제를 해결할 수 있다.
여기서, 상기 프로젝터부(20) 내에 설치되는 렌즈부(80)의 종류에 따라 상기 설치각도(a)는 양의 값 또는 음의 값이 될 수 있다.
즉, 도 2 를 참조한 설명에서는 상기 렌즈부(80)를 통과한 상이 그대로 조사되는 경우를 예시로 한 경우이며, 상기 렌즈부(80)를 통과한 상의 위상이 180도 변경될 경우에는 상기 설치각도(a)가 반대 방향을 향하도록 설치될 수 있다.
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.
10: 스테이지부 20: 프로젝터부
30: 카메라부 40: 비전처리부
50: 제어부

Claims (5)

  1. 검사대상물을 카메라로 촬영하여 양호 또는 불량을 판별하기 위한 비전검사장치로서,
    검사대상물을 안착시키는 스테이지부와;
    상기 검사대상물에 패턴 무늬를 조사하기 위한 프로젝터부와;
    검사대상물에 조사된 패턴 무늬를 촬영하기 위한 카메라부와;
    상기 카메라부에서 촬영된 영상을 판독하여 상기 검사대상물의 양호 또는 불량을 판별하는 비전처리부와;
    상기 구성들을 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 프로젝터부는,
    광원부와;
    상기 광원부로부터의 광을 통해 패턴 무늬를 생성하기 위한 패턴무늬생성부와;
    상기 패턴무늬를 통과시키기 위한 렌즈부를 포함하며,
    상기 패턴무늬생성부는 상기 렌즈부의 배치 평면에 대해 미리 설정된 각도만큼 기울어져 설치되는 것을 특징으로 하는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로젝터부는 측면도를 기준으로 상기 카메라부의 측부에 배치되며, 측면도를 기준으로 상기 카메라부로부터 멀리 배치될수록 상기 미리 설정된 각도는 커지는 것을 특징으로 하는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로젝터부는 상기 패턴무늬생성부 전방에 배치되는 반반사거울을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 반반사거울의 일측부에 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원부의 전방에는 편광부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 패턴 무늬 보상기능을 갖는 비전검사장치.
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