KR20140059995A - 곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

곡선에지의 영상검사방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선에지의 영상검사방법은, 검사할 대상물의 곡선구간의 촬영이 가능하도록 카메라 유닛에 대해 대상물을 배치하는 단계; 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계; 곡선구간을 따라 카메라 유닛을 이동시키되, 법선벡터에 기초하여 곡선구간을 촬영하는 단계; 및 카메라 유닛에 의해 촬영된 곡선구간의 촬영 데이터를 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계를 포함한다.

Description

곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치{CURVE EDGE VISION INSPECTION METHOD AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은, 곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대상물의 곡선형상에 대한 영상을 취득하여 결함여부를 검사할 수 있는 곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 사용하여 대상물을 검사하면 영역 카메라(Area Camera)를 사용하는 것보다 움직이는 대상물의 검사가 용이하다. 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 사용한 검사는, 대상물이 이동하거나 또는 카메라(Camera)가 이동하면서 실시간으로 영상을 획득할 수 있는 검사방식이다.
최근에는 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 이용하여 대상물의 에지를 추적(tracking)하며 에지 주변의 결함(ex. Glass Edge chipping, Glass Edge 미면취 등)을 검출하는 검사기가 많이 제작되고 있다.
기존의 에지 검사기는, 주로 직선 에지의 결함 검출용으로 제작되었는데, 그 이유는 하나의 축을 따라 카메라를 이동시킬 때 카메라와 이동속도 간에 동기화가 쉽기 때문이다.
이러한 기존의 에지 검사기에서는, 왜곡이 없는 영상을 얻기 위해서, 축의 이동거리에 따른 하드웨어 트리거(hardware Trigger) 신호를 받아 카메라와 이동속도를 동기화시키거나, 타임 베이스(Time-Base)로 영상획득 모드를 설정하여 카메라나 피검사체를 등속으로 이동시켜 영상을 획득할 수 있었다.
그러나, 대상물의 에지가 직선이 아니고 곡선일 경우에는, 에지를 추적(tracking)하며 카메라를 이동시킬 때, 카메라 자체를 회전시켜야 하는 경우가 발생한다.
즉 카메라가 곡선을 따라 이동할 때는, 카메라의 배치양상을 정의할 수 있는 3차원이 축이 모두 이동하기 때문에, 이러한 변화되는 축들로 인해 영상을 획득하기 위한 동기화 신호를 받기는 어려움이 따른다.
또한, 기존의 에지 검사기는, 곡면에 대한 등속 이동을 구현하기가 어려워 곡면의 결함을 검출하기가 쉽지 않고, 검출이 가능하다고 해도 위치나 결함 크기에 대한 오차가 발생한다.
대한민국특허청 등록특허 제10-0945575호
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 곡선에지에 대한 카메라의 3차원 축들과 관련된 위치 및 회전을 곡선에지의 추적이 가능하도록 변동시켜 곡선에지의 추적에 따른 획득영상의 왜곡을 줄이고, 곡선에지의 추적에 따른 카메라의 이동속도차이로 인해 발생되는 촬영의 왜곡현상을 보정하여 곡면에지에 존재하는 결함의 검사를 카메라의 등속운동상태의 검사일 때와 같이 정확하게 수행할 수 있는 곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 검사할 대상물의 곡선구간의 촬영이 가능하도록 카메라 유닛을 상기 대상물에 배치하는 단계; 상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계; 상기 곡선구간을 따라 상기 카메라 유닛을 이동시키되, 상기 법선벡터에 기초하여 상기 곡선구간을 촬영하는 단계; 및 상기 카메라 유닛에 의해 촬영된 상기 곡선구간의 촬영 데이터를 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계를 포함하는 곡선에지의 영상검사방법이 제공될 수 있다.
상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계는, 상기 곡선구간을 정수개의 미세구간으로 나눈 후, 상기 각 미세구간의 인접한 두 지점을 연결하는 라인에 직교하는 법선을 구하는 단계; 및 상기 법선의 기울기를 구하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 곡선에지의 영상검사방법은, 상기 대상물의 캐드 데이터를 X/Y 좌표계에 배치하고, 상기 캐드 데이터의 무게중심을 구하는 단계; 및 상기 무게중심을 X/Y 좌표계의 원점으로 옮기는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무게중심을 구하는 단계는, 상기 대상물의 외곽에지에 위치하는 N개의 포인트를 포함하는 N각형의 무게중심을 구하는 공식을 사용할 수 있다.
상기 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계는, 상기 대상물의 직선구간에서 상기 카메라 유닛을 등속도로 이동시켜 등 간격의 촬영패턴을 갖는 기준 데이터를 획득하는 단계; 상기 기준 데이터의 각 픽셀구간에 상기 촬영 데이터의 각 픽셀구간을 대응시켜 상기 기준 데이터의 각 픽셀구간에 대한 상기 촬영 데이터의 각 픽셀구간의 이득을 계산하는 단계; 및 상기 이득에 의해 상기 촬영 데이터의 픽셀구간들을 등 간격으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상물을 배치하는 단계는, 상기 대상물을 컨베이어에 의해 상기 카메라 유닛으로 이송하는 단계; 상기 대상물을 검사로딩유닛에 적재한 상태에서 얼라인 카메라에 의해 촬영하여 상기 카메라 유닛에 대한 X, Y 방향의 보상 값을 계산하는 단계; 및 상기 X, Y 방향의 보상 값에 기초하여 상기 대상물을 상기 검사로딩유닛에 의해 움직여 상기 카메라 유닛에 대한 검사위치로 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상물을 배치하는 단계는, 상기 대상물을 상기 컨베이어의 이송방향에 배치되어 있는 복수의 스토퍼에 접촉시켜 상기 검사로딩유닛에 대해 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 곡선구간을 촬영하는 단계는, 상기 컨베이어의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라 유닛의 이동을 제공하는 X스테이지부; 상기 X스테이지부에 설치되어 상기 X스테이지부에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라 유닛의 이동을 제공하는 Y스테이지부; 및 상기 Y스테이지부에 설치되어 상기 카메라 유닛을 회전시키는 θ회전부를 포함하는 카메라 이동유닛에 수행될 수 있다.
상기 카메라 유닛은, 상기 θ회전부에 결합되는 광학계 박스에 설치되되, 상기 대상물의 상하로 배치되어 촬영하는 한 쌍의 카메라를 포함하되, 상기 곡선구간을 촬영하는 단계는, 상기 한 쌍의 카메라 유닛에 의해 수행될 수 있다.
상기 검사로딩유닛은, 상기 대상물을 지지할 수 있는 십자형상의 로딩 받침대; 및 상기 로딩 받침대를 상하로 이동시킬 수 있는 승강 로딩부를 포함하되, 상기 대상물은 상기 승강 로딩부에 의해 승강가능한 상기 로딩 받침대에 지지되어 이동될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 검사할 대상물이 로딩되는 검사로딩유닛; 상기 대상물의 외곽에지를 따라 촬영하여 상기 대상물의 결함을 검사하도록 상기 검사로딩유닛의 일측에 설치되는 카메라 유닛; 상기 카메라 유닛이 설치되되, 상기 카메라 유닛을 상기 대상물의 외곽에지를 따라 이동시키고 회전시킬 수 있는 카메라 이동유닛; 및 상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하며, 상기 곡선구간을 따라 상기 카메라를 이동시키되, 상기 법선벡터에 기초하는 방향으로 상기 카메라의 촬영방향을 회전시키면서 상기 곡선구간을 촬영하며, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 곡선구간의 촬영 데이터를 직선선구간의 기준 데이터와 비교하여 보정할 수 있는 촬영제어유닛을 포함하는 곡선에지의 영상검사장치가 제공될 수 있다.
상기 카메라 이동유닛은, 상기 컨베이어의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라의 이동을 제공하는 X스테이지부; 상기 X스테이지부에 설치되어 상기 X스테이지부에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라의 이동을 제공하는 Y스테이지부; 및 상기 Y스테이지부에 설치되어 상기 카메라를 회전시키는 θ회전부를 포함할 수 있다.
상기 카메라 유닛은, 상기 θ회전부에 결합되는 광학계 박스; 및 상기 광학계 박스의 상하로 배치되는 한 쌍의 카메라를 포함할 수 있다.
상기 촬영제어유닛은, 상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 컴퓨터; 및 상기 대상물 캐드 데이터에 따른 상기 곡선구간을 따라 상기 카메라를 이동시키되, 상기 컴퓨터의 명령에 의해 상기 법선벡터에 기초하는 방향으로 상기 카메라의 촬영방향을 회전시키는 모션 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 곡선에지의 영상검사장치는, 상기 대상물이 상기 카메라에 대한 검사위치로 정렬될 수 있는 X, Y 방향의 보상 값의 계산이 가능하도록 상기 대상물을 촬영하는 얼라인 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 카메라의 이동경로 및 곡선에지에 대한 법선벡터를 계산할 수 있으므로, 곡선에지에 대한 카메라의 3차원 축들과 관련된 위치 및 회전을 곡선에지의 추적이 가능하도록 변동시켜 곡선에지의 추적에 따른 획득영상의 왜곡을 줄이고, 곡선에지의 추적에 따른 카메라의 이동속도차이로 인해 발생되는 촬영의 왜곡현상을 보정하여 곡면에지에 존재하는 결함의 검사를 카메라의 등속운동상태의 검사일 때와 같이 정확하게 수행할 수 있는 곡선에지의 영상검사방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치의 개념도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 2의 저면도이다.
도 5는 도 2의 카메라 유닛의 확대도이다.
도 6은 도 5의 카메라 유닛의 정면도이다.
도 7은 도 5의 카메라 유닛의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치에 따른 글라스 이송 및 카메라의 검사를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치에 의한 검사방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스에 대한 카메라의 배치 상태도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스의 포인트 샘플링을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스의 법선벡터를 구하는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 기준 데이터와 촬영 데이터를 비교도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 촬영 데이터를 기준 데이터에 의해 보정하는 개념도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 하기의 글라스, 곡선구간, 직선구간, 포인트, 및 법선은 각각 도면부호 "G, G11, G22, P, R"로 지시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치의 개념도이며, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 2의 저면도이며, 도 5는 도 2의 카메라 유닛의 확대도이며, 도 6은 도 5의 카메라 유닛의 정면도이며, 도 7은 도 5의 카메라 유닛의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치에 따른 글라스 이송 및 카메라의 검사를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선에지의 영상검사장치는, 검사할 글라스가 로딩되는 검사로딩유닛(100)과, 글라스의 외곽에지를 따라 촬영하여 글라스의 결함을 검사하도록 검사로딩유닛(100)의 일측에 설치되는 카메라 유닛(110)과, 카메라 유닛(110)이 설치되되 카메라 유닛(110)을 글라스의 외곽에지를 따라 이동시키고 회전시킬 수 있는 카메라 이동유닛(120)과, 글라스의 캐드 데이터를 이용하여 곡선구간의 법선벡터를 계산하며, 곡선구간을 따라 카메라(115)를 이동시키되, 법선벡터에 기초하는 방향으로 카메라(115)의 촬영방향을 회전시키면서 곡선구간을 촬영하며, 카메라(115)에 의해 촬영된 곡선구간의 촬영 데이터를 직선구간의 기준 데이터와 비교하여 보정할 수 있는 촬영제어유닛(130)과, 글라스가 검사로딩유닛(100)에 로딩된 상태에서 카메라(115)에 대한 검사위치로 정렬될 수 있는 X, Y 방향의 보상 값의 계산이 가능하도록 글라스를 촬영하는 얼라인 카메라(117)를 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따르면, 글라스는 검사로딩유닛(100)에 의해 로딩되어 얼라인 카메라(117)에 촬영되는데, 후술되는 촬영제어유닛(130)의 컴퓨터(131)에 의해 X, Y 방향의 보상 값이 계산된 후, 모션 제어부(135)에 의해 위치제어가 가능한 검사로딩유닛(100)에 의해 카메라(115)에 대한 검사위치로 정렬될 수 있다.
이러한 검사위치로 대상물을 정렬한 상태에서 글라스의 외곽에지를 카메라 유닛(110)에 의해 촬영하고, 촬영된 영상의 촬영 데이터를 분석하여 외곽에지의 결함을 검사할 수 있다.
본 실시 예에 따른 검사로딩유닛(100)은, 후술되는 카메라 이동유닛(115)의 X, Y, 및 θ 좌표이동을 제공할 수 있는 메커니즘에 더하여 Z 방향으로 글라스의 위치를 결정할 수 있는 3차원 메커니즘 기구에 의해 움직일 수 있다. 이러한 검사로딩유닛(100)의 3차원 메커니즘 기구는 모션 제어부(135)에 연결되어 위치제어가 가능하다.
본 실시 예에 따른 글라스의 외곽에지를 촬영하는 카메라(115)는, 카메라 이동유닛(120)에 의해 X, Y 좌표평면에 배치되는 글라스의 외곽에지를 따라 이동될 수 있으며, X, Y 좌표 평면에 직교하는 Z축을 중심으로 하는 θ방향으로 회전되어 외곽에지의 곡선구간에 대해 법선벡터 방향으로 촬영을 수행할 수 있다.
즉 글라스의 외곽에지는 직선구간과 곡선구간으로 나눌 수 있는데, 곡선구간에서는 카메라(115)의 촬영방향을 법선벡터 방향으로 해야만 정확한 영상을 얻을 수 있다. 이러한 글라스의 곡선구간에 대한 법선벡터를 구하는 방식에 대해서는 본 실시 예에 따른 곡선에지의 영상검사방법에서 자세하게 후술토록 한다.
본 실시 예에 따르면, 곡선에지에 대한 카메라(115)의 3차원 축들과 관련된 위치 및 회전을 곡선에지의 추적이 가능하도록 변동시킬 수 있으므로, 곡선에지의 추적에 따른 획득영상의 왜곡을 줄이고, 곡선에지의 추적에 따른 카메라(115)의 이동속도차이로 인해 발생되는 촬영의 왜곡현상을 보정하여 곡면에지에 존재하는 결함의 검사를 카메라(115)의 등속운동상태의 검사일 때와 같이 정확하게 수행할 수 있다.
카메라(115)의 배치양상을 결정할 수 있는 본 실시 예에 따른 카메라 이동유닛(120)은, 검사 대상물인 글라스를 이송시킬 수 있는 후술되는 컨베이어(140)의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 카메라(115)의 이동을 제공하는 X스테이지부(121)와, X스테이지부(121)에 설치되어 X스테이지부(121)에 교차하는 방향에 따른 카메라(115)의 이동을 제공하는 Y스테이지부(122)와, Y스테이지부(122)에 설치되어 카메라(115)를 회전시키는 θ회전부(125)를 포함할 수 있다.
카메라(115)는 선형이동을 제공할 수 있도록 직교하게 배치되는 X스테이지부(121)와 Y스테이지부(122)에 의해 글라스의 직선구간과 곡선구간을 따라 이동할 수 있으며, 곡선구간을 지날 때는 θ회전부(125)에 의해 법선벡터방향으로 회전되어 외곽에지의 결함여부를 판별할 수 있는 촬영을 실시할 수 있다.
이러한 본 실시 예에 따른 촬영을 위한 카메라 유닛(110)은, θ회전부(125)에 결합되는 광학계 박스(111)와, 광학계 박스(111)의 상하로 배치되어 글라스의 상하로 배치되는 한 쌍의 카메라(115)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 카메라(115) 사이의 광학계 박스(111) 중간에는 글라스의 외곽에지를 비출 수 있는 조명(116)이 설치된다. 한 쌍의 카메라(115)는 검사를 받을 글라스가 중간에 배치될 때, 글라스의 외곽에지를 향하도록 광학계 박스(111)의 내부에 경사지게 배치될 수 있다.
한 쌍의 카메라(115)는 카메라 이동유닛(120)에 의해 이동되면서 동일한 영역을 대칭되는 촬영방향으로 중복 촬영하게 되며, 이러한 한 쌍의 카메라(115)에 의해 촬영된 영상은 상하방향에 따른 명암과 모양이 다른 영상으로서, 결함의 유무를 판별할 수 있는 정확한 촬영 데이터를 제공할 수 있다.
본 실시 예에 따른 촬영제어유닛(130)은, 글라스의 캐드 데이터를 이용하여 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 컴퓨터(131)와, 글라스의 캐드 데이터에 따른 곡선구간을 따라 카메라(115)를 이동시키되 컴퓨터(131)의 명령에 의해 법선벡터에 기초하는 방향으로 카메라(115)의 촬영방향을 회전시키는 모션 제어부(135)를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터(131)에 의해 카메라 유닛(110)의 이동경로가 계산되고, 컴퓨터(131)로부터 이동경로를 제공받는 모션 제어부(135)에 의해 카메라 이동유닛(120)이 작동된다.
즉 모션 제어부(135)는, X스테이지부(121)와 Y스테이지부(122)를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, θ회전부(125)를 제어하여 카메라(115)를 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 카메라(115)를 법선벡터 방향으로 배치시킬 수 있다. 글라스의 캐드 데이터는 글라스의 제작도 또는 동일한 스펙을 갖는 모델링을 사용할 수 있는데, 이러한 글라스의 캐드도면이 컴퓨터(131)에 제공되고, 컴퓨터에 미리 저장되어 실행될 수 있는 카메라 이동경로생성 알고리즘에 의해 카메라(115)의 이동경로를 생성할 수 있다.
이러한 카메라(115)의 이동경로에 따른 카메라(115)의 촬영과 곡선구간에서 법선벡터 방향으로 카메라(115)를 배치하여 촬영하고, 곡선구간의 촬영 데이터를 보정하는 방법은 후술토록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사장치에 의한 검사방법의 순서도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스에 대한 카메라의 배치 상태도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스의 포인트 샘플링을 나타낸 개념도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 글라스의 법선벡터를 구하는 개념도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 기준 데이터와 촬영 데이터를 비교도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 곡선에지의 영상검사방법에 따른 촬영 데이터를 기준 데이터에 의해 보정하는 개념도이다.
도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 곡선에지의 영상검사방법을 설명한다.
전술한 본 실시 예에 따른 곡선에지의 영상검사장치를 사용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 곡선에지의 영상검사방법은, 검사할 글라스의 곡선구간의 촬영이 가능하도록 카메라 유닛(110)을 글라스에 배치하는 단계와, 글라스의 캐드 데이터를 이용하여 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계와, 곡선구간을 따라 카메라 유닛(110)을 이동시키되, 법선벡터에 기초하여 곡선구간을 촬영하는 단계와, 카메라 유닛(110)에 의해 촬영된 곡선구간의 촬영 데이터를 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계를 포함한다.
본 실시 예에 따르면 글라스를 배치하는 단계는, 글라스를 컨베이어(140)에 의해 카메라 유닛(110)으로 이송하는 단계와, 글라스를 검사로딩유닛(100)에 적재한 상태에서 얼라인 카메라(117)에 의해 촬영하여 카메라 유닛(110)에 대한 X, Y 방향의 보상 값을 계산하는 단계와, X, Y 방향의 보상 값에 기초하여 글라스를 검사로딩유닛(100)에 의해 움직여 카메라 유닛(110)에 대한 검사위치로 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 본 실시 예에 따른 글라스를 배치하는 단계는, 글라스를 컨베이어(140)의 이송방향에 배치되어 있는 복수의 스토퍼(141)에 접촉시켜 검사로딩유닛(100)에 대해 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉 본 실시 예에 따르면 글라스는 컨베이어(140)의 이송방향에 배치되어 있는 스토퍼(141)에 접촉되어 하방에 있는 검사로딩유닛(100)에 대한 θ방향의 틀어짐이 정렬될 수 있으며, 이후 검사로딩유닛(100)에 의해 카메라 유닛(110) 측으로 이동된 후, 얼라인 카메라(117)에 촬영되어 컴퓨터(131)에 의해 계산되는 카메라(115)에 대한 X, Y 방향의 보상 값이 적용되어 검사위치로 정렬될 수 있다.
도 8에는 글라스의 이러한 정렬과정이 도시되어 있는데, 글라스가 스토퍼(141)에 의해 정렬된 상태에서 검사로딩유닛(100)에 의해 검사위치로 정렬되는 상태가 실선과 점선으로 도시되어 있다.
이와 같이 글라스는 틀어진 상태로 컨베이어(140)에 배치될 수 있고, 그대로 컨베이어(140)에 의해 스토퍼(141)까지 이송될 수 있는데, 이러한 글라스는 검사를 위한 배치양상에 부합하게 설치된 스토퍼(141)에 접촉되어 θ방향의 틀어짐이 보정되며, 얼라인 카메라(117)의 촬영에 따른 계산된 보상 값을 적용할 수 있는 모션 제어부(135)에 의해 위치제어되는 검사로딩유닛(100)에 의해 정확한 검사위치로 배치될 수 있다.
본 실시 예에 따르면 글라스의 곡선구간을 촬영하는 단계는, 전술한 컨베이어(140)의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 카메라 유닛(110)의 이동을 제공하는 X스테이지부(121)와, X스테이지부(121)에 설치되어 X스테이지부(121)에 교차하는 방향에 따른 카메라 유닛(110)의 이동을 제공하는 Y스테이지부(122)와, Y스테이지부(122)에 설치되어 카메라 유닛(110)을 회전시키는 θ회전부(125)를 포함하는 카메라 이동유닛(120)에 수행될 수 있다.
또한 카메라 유닛(110)은, θ회전부(125)에 결합되는 광학계 박스(111)에 설치되되, 글라스의 상하로 배치되는 한 쌍의 카메라(115)를 포함하는데, 본 실시 예에 따른 곡선구간을 촬영하는 단계는 이러한 한 쌍의 카메라 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다.
또한 검사로딩유닛(100)은, 글라스를 지지할 수 있는 십자형상의 로딩 받침대(105)와, 로딩 받침대(105)를 상하로 이동시킬 수 있는 승강 로딩부(106)를 포함하는데, 글라스는 승강 로딩부(106)에 의해 승강가능한 로딩 받침대(105)에 지지되어 이동될 수 있다.
글라스는 컨베이어(140)에 의해 이송되는 동안, 컨베이어(140)의 하부에 배치되는 검사로딩유닛(100)에 적재되어 촬영이 가능하도록 카메라 유닛(110)에 인접한 검사위치로 배치될 수 있으며, 카메라 유닛(110)은 카메라 이동유닛(120)에 의해 이동되어 글라스의 외곽에지를 촬영할 수 있으며, 촬영된 영상은 컴퓨터(131)로 전송되어 저장될 수 있다.
이러한 카메라 유닛(110)이 글라스의 곡선구간을 이동할 때는 카메라(115)가 곡선구간의 법선벡터를 따르도록 배치되어 촬영이 수행된다. 이러한 법선벡터는 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계로부터 얻어질 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계는, 먼저 곡선구간을 정수개의 미세구간으로 나눈 후, 각 미세구간의 인접한 두 지점을 연결하는 라인에 직교하는 법선을 구하는 단계와, 법선의 기울기를 구하는 단계를 포함할 수 있다. 도 11에는 정수개의 포인트가 배치되어 있으며, 이를 좀더 상세하게 도시한 도 12에는 그 포인트들이 글라스의 외곽에지를 따른 점들로 표시되어 있다.
즉, 곡선구간에 정수개의 포인트를 배치한 후, 각 포인트와 포인트를 라인으로 연결한다. 이러한 라인들의 각 라인에 직교하는 라인을 생성하면, 이들 직교하는 라인이 곡선구간의 법선이 될 수 있다. 이렇게 구한 법선의 기울기를 구해 카메라 유닛(110)의 회전각을 계산할 수 있는데, 법선의 기울기(θ)는 arctan(dy/dx)를 사용하여 구할 수 있다. 이때, 글라스의 곡선구간에 대한 함수를 알 수 있다면, 곡선구간의 함수를 미분한 기울기 공식을 사용하여 θ값을 계산할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 측면에 따른 곡선에지의 영상검사방법은, 전술한 바와 같이 글라스의 캐드 데이터를 X/Y 좌표계에 배치하고, 캐드 데이터의 무게중심을 구하는 단계와, 무게중심을 X/Y 좌표계의 원점으로 옮기는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉 글라스의 캐드 데이터를 이용하여 글라스의 무게중심을 구하고, 그 무게중심이 원점에 배치된 상태에서 글라스의 이동경로를 생성함으로써 카메라 이동유닛(120)에 의한 카메라(115)의 이동경로가 원점을 중심으로 복잡하지 않게 결정될 수 있다. 이때 글라스의 무게중심으로 검사로딩유닛(100)이 이동되어 배치되고, 무게중심을 카메라(115)의 이동을 위한 좌표계의 원점으로 하여 카메라(115)의 이동경로 및 법선벡터에 의해 결정되는 카메라(115)의 회전각을 결정할 수 있다.
이러한 글라스의 무게중심을 구하는 단계는, 글라스의 외곽에지에 위치한 N개의 샘플링 포인트를 포함하는 N각형의 무게중심을 구할 수 있는 아래의 그림에 제시된 공식과 순서에 따라 진행될 수 있다. N각형은 도 12에 표시된 N개의 포인트를 인접한 것끼리 상호 연결하여 형성할 수 있는 다각형이다.
Figure pat00001
또한, 본 실시 예에 따른 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계는, 글라스의 직선구간에서 카메라 유닛(110)을 등속도로 이동시켜 등 간격의 촬영패턴을 갖는 기준 데이터를 획득하는 단계와, 기준 데이터의 각 픽셀구간에 촬영 데이터의 각 픽셀구간을 대응시켜 기준 데이터의 각 픽셀구간에 대한 촬영 데이터의 각 픽셀구간의 이득을 계산하는 단계와, 이러한 이득에 의해 촬영 데이터의 픽셀구간들을 등 간격으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
즉 도 13에 도시된 바와 같이, 직선구간의 촬영 데이터(a)는 카메라(115)가 회전되지 않는 상태에서 이동하여 글라스의 외곽에지를 등속도로 촬영한 데이터로서, 촬영 데이터의 픽셀구간들이 동일한 길이로 배치된다. 픽셀구간들은 사각형들의 배치로 도시된다. 반면에, 곡선구간의 촬영 데이터(b)는 카메라(115)를 법선벡터 방향으로 회전시키면서 곡선구간을 촬영한 데이터로서, 등속도 촬영이 불가능하여 촬영 데이터의 픽셀구간들이 각각 다른 길이로 나타난다. 이러한 직선구간의 촬영 데이터를 기준 데이터로 정하고, 기준 데이터와 픽셀구간과 촬영 데이터의 픽셀구간을 대응시켜 픽셀구간의 비율에 따른 이득(G1, G2, G3,ㅇㅇㅇ)을 계산할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 곡선구간의 촬영 데이터의 픽셀구간들(a)에 이득을 적용함으로써 픽셀구간들 동일한 길이로 보정할 수 있다. 동일한 길이로 보정된 픽셀구간들(b)은 글라스의 곡선구간에 대한 결함의 판별 시에 오류가 없는 명확한 데이터로서 사용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
G: 글라스 G11: 곡선구간
G22: 직선구간 P: 포인트
100: 검사로딩유닛 105: 로딩 받침대
106: 승강 로딩부 110: 카메라 유닛
111: 광학계 박스 115: 카메라
116: 조명 120: 카메라 이동유닛
121: X스테이지부 122: Y스테이지부
125: θ회전부 130: 촬영제어유닛
131: 컴퓨터 135: 모션 제어부
140: 컨베이어

Claims (15)

  1. 검사할 대상물의 곡선구간의 촬영이 가능하도록 카메라 유닛을 상기 대상물에 배치하는 단계;
    상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계;
    상기 곡선구간을 따라 상기 카메라 유닛을 이동시키되, 상기 법선벡터에 기초하여 상기 곡선구간을 촬영하는 단계; 및
    상기 카메라 유닛에 의해 촬영된 상기 곡선구간의 촬영 데이터를 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 단계는,
    상기 곡선구간을 정수개의 미세구간으로 나눈 후, 상기 각 미세구간의 인접한 두 지점을 연결하는 라인에 직교하는 법선을 구하는 단계; 및
    상기 법선의 기울기를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대상물의 캐드 데이터를 X/Y 좌표계에 배치하고, 상기 캐드 데이터의 무게중심을 구하는 단계; 및
    상기 무게중심을 X/Y 좌표계의 원점으로 옮기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무게중심을 구하는 단계는, 상기 대상물의 외곽에지에 위치하는 N개의 포인트를 포함하는 N각형의 무게중심을 구하는 공식을 사용하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 직선구간의 촬영에 기초하여 보정하는 단계는,
    상기 대상물의 직선구간에서 상기 카메라 유닛을 등속도로 이동시켜 등 간격의 촬영패턴을 갖는 기준 데이터를 획득하는 단계;
    상기 기준 데이터의 각 픽셀구간에 상기 촬영 데이터의 각 픽셀구간을 대응시켜 상기 기준 데이터의 각 픽셀구간에 대한 상기 촬영 데이터의 각 픽셀구간의 이득을 계산하는 단계; 및
    상기 이득에 의해 상기 촬영 데이터의 픽셀구간들을 등 간격으로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상물을 배치하는 단계는,
    상기 대상물을 컨베이어에 의해 상기 카메라 유닛으로 이송하는 단계;
    상기 대상물을 검사로딩유닛에 적재한 상태에서 얼라인 카메라에 의해 촬영하여 상기 카메라 유닛에 대한 X, Y 방향의 보상 값을 계산하는 단계; 및
    상기 X, Y 방향의 보상 값에 기초하여 상기 대상물을 상기 검사로딩유닛에 의해 움직여 상기 카메라 유닛에 대한 검사위치로 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대상물을 배치하는 단계는, 상기 대상물을 상기 컨베이어의 이송방향에 배치되어 있는 복수의 스토퍼에 접촉시켜 상기 검사로딩유닛에 대해 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 곡선구간을 촬영하는 단계는,
    상기 컨베이어의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라 유닛의 이동을 제공하는 X스테이지부;
    상기 X스테이지부에 설치되어 상기 X스테이지부에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라 유닛의 이동을 제공하는 Y스테이지부; 및
    상기 Y스테이지부에 설치되어 상기 카메라 유닛을 회전시키는 θ회전부를 포함하는 카메라 이동유닛에 수행되는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 카메라 유닛은, 상기 θ회전부에 결합되는 광학계 박스에 설치되되, 상기 대상물의 상하로 배치되어 촬영하는 한 쌍의 카메라를 포함하되,
    상기 곡선구간을 촬영하는 단계는, 상기 한 쌍의 카메라 유닛에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 검사로딩유닛은,
    상기 대상물을 지지할 수 있는 십자형상의 로딩 받침대; 및
    상기 로딩 받침대를 상하로 이동시킬 수 있는 승강 로딩부를 포함하되,
    상기 대상물은 상기 승강 로딩부에 의해 승강가능한 상기 로딩 받침대에 지지되어 이동되는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사방법.
  11. 검사할 대상물이 로딩되는 검사로딩유닛;
    상기 대상물의 외곽에지를 따라 촬영하여 상기 대상물의 결함을 검사하도록 상기 검사로딩유닛의 일측에 설치되는 카메라 유닛;
    상기 카메라 유닛이 설치되되, 상기 카메라 유닛을 상기 대상물의 외곽에지를 따라 이동시키고 회전시킬 수 있는 카메라 이동유닛; 및
    상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하며, 상기 곡선구간을 따라 상기 카메라를 이동시키되, 상기 법선벡터에 기초하는 방향으로 상기 카메라의 촬영방향을 회전시키면서 상기 곡선구간을 촬영하며, 상기 카메라에 의해 촬영된 상기 곡선구간의 촬영 데이터를 직선선구간의 기준 데이터와 비교하여 보정할 수 있는 촬영제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 카메라 이동유닛은,
    상기 컨베이어의 이송방향에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라의 이동을 제공하는 X스테이지부;
    상기 X스테이지부에 설치되어 상기 X스테이지부에 교차하는 방향에 따른 상기 카메라의 이동을 제공하는 Y스테이지부; 및
    상기 Y스테이지부에 설치되어 상기 카메라를 회전시키는 θ회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선에지의 영상검사장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카메라 유닛은,
    상기 θ회전부에 결합되는 광학계 박스; 및
    상기 광학계 박스의 상하로 배치되는 한 쌍의 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 곡선에지의 영상검사장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 촬영제어유닛은,
    상기 대상물의 캐드 데이터를 이용하여 상기 곡선구간의 법선벡터를 계산하는 컴퓨터; 및
    상기 대상물의 캐드 데이터에 따른 상기 곡선구간을 따라 상기 카메라를 이동시키되, 상기 컴퓨터의 명령에 의해 상기 법선벡터에 기초하는 방향으로 상기 카메라의 촬영방향을 회전시키는 모션 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 곡선에지의 영상검사장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 대상물이 상기 카메라에 대한 검사위치로 정렬될 수 있는 X, Y 방향의 보상 값의 계산이 가능하도록 상기 대상물을 촬영하는 얼라인 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 곡선에지의 영상검사장치.
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