KR20150045131A - 검사장비에 사용되는 동축 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사장비에 사용되는 동축 조명장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 조명장치 내에서 광조사부가 전후방으로 전진 및 후퇴가 가능하기 때문에, 조명장치를 들어올리지 않더라도 검사대상물에 광을 균일하게 조사할 수가 있어서 높은 해상도의 이미지를 획득하여 정확하게 결함을 확인할 수가 있다.

Description

검사장비에 사용되는 동축 조명장치{Coaxial lighting device for inspection}

본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 검사대상물에 엘이디 광을 비추어 카메라로 대상물의 이미지를 획득한 후 검사를 수행할 수 있도록 하는 검사장비에 사용되는 동축 조명장치에 관한 것이다.

검사대상물의 결함을 검사하는 방법 중 하나로 검사대상물에 광을 조사한 상태에서 카메라로 촬영하여 검사대상물의 이미지를 취득 및 판독하여 이상유무를 확인하는 장비가 널리 사용되고 있다.

이러한 검사장비에서 검사대상물에 빛을 조사하는 장치 중 하나로 동축 조명장치가 사용된다. 동축 조명장치는 조명의 조사방향과 카메라의 촬영방향이 동일한 축상에 배열된 조명장치를 말한다.

도6은 종래의 동축 조명장치를 설명하기 위한 도면이다. 도6에 도시된 바와 같이 종래의 엘이디를 사용한 동축 조명장치(30)는 케이스(31)의 내부에 45도로 경사지게 투광판(33)을 배치하고 투광판(33)의 옆으로 도광판(34)을 사이에 두고 엘이디램프(35)가 배치되며 검사대상물(10)에 인접한 케이스(31)의 아래부분은 개방된 개구부(32)가 형성된 구조를 갖는다. 따라서 엘이디램프(35)에서 조사되어 도광판(34)을 거친 광은 투광판(33)에서 반사되어 개구부(32)를 통해 조명장치(30)의 아래의 검사대상물(10)로 조사된다.

그러나 도광판(34)을 통과한 광의 일부는 투광판(33)을 거치지 않고 조명장치(30) 아래의 개구부(32)를 통해 그대로 검사대상물(10)로 조사되기 때문에, 검사대상물(10)을 촬영한 이미지에서 도광판(34)에 가까운 영역(도6에서 우측)에는 광이 과도하게 조사되고 도광판(34)에서 먼 영역(도6에서 좌측)에는 상대적으로 광이 덜 조사되어 양측이 불균일한 광조사 상태가 된다.

검사대상물(10)을 촬영한 이미지를 통해 결함을 정확하게 판별하기 위해서는 검사대상물(10)의 모든 방향에 광이 균일하게 조사되어야 하는데, 상술한 바와 같이 광조사상태가 좌우에서 불균일할 경우 판별 작업에 문제가 발생할 수 있다.

이러한 광조사상태의 불균일은 조명장치(30)를 검사대상물(10)에서 위로 들어올려 검사대상물(10)과 조명장치(30)의 거리를 멀리 떨어뜨리면 다소 해결되지만, 조명장치(30)와 검사대상물(10)의 거리가 멀 경우에는 검사대상물(10)에 조사되는 광량은 줄어들고 오히려 외부 빛이 촬영장치(30)로 입사하여 노이즈가 발생할 가능성이 높다. 또한 촬영된 화면에서 검사대상물(10)이 차지하는 영역(FOV, Field of vision)이 좁아져서 판독에 어려움을 겪게 된다.

한편 검사용 조명장치와 관련된 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2012-0117287호(2012.10.24. '검사장비용 조명기구') 등이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 검사대상물에 대한 촬영 이미지의 품질을 저하시키지 않으면서도 검사대상물의 전 영역에 광을 균일하게 조사할 수 있도록 하는 검사장비에 사용되는 동축 조명장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 검사장비에 사용되는 동축 조명장치는, 전방의 상하부에 개구부가 형성되며, 후방 내측으로 이동공간이 마련되고, 상기 이동공간의 양측에 전후방으로 길게 연장되는 이동안내홈이 형성된 케이스; 상기 케이스의 전방에 대각선으로 설치되어 빛을 하방으로 반사시키는 투광판; 및 엘이디램프를 포함하고 상기 케이스의 이동공간에 설치되어 상기 엘이디램프의 빛을 상기 투광판 측으로 조사하는 광조사부;를 포함하고, 상기 광조사부는 상기 케이스의 이동안내홈을 따라 전방 또는 후방으로 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 광조사부는, 상기 엘이디램프가 마련된 엘이디기판; 상기 엘이디기판의 앞쪽으로 소정 간격을 두고 배치되는 도광판; 및 상기 엘이디기판과 상기 도광판의 양측단에 고정되며, 외측면에 상기 케이스의 이동안내홈에 삽입 안착되는 안내돌기가 마련된 연결부;를 포함하고, 상기 광조사부의 연결부에 마련된 상기 안내돌기가 상기 케이스의 이동안내홈에 삽입 안착된 상태에서 상기 광조사부 전체가 전방 또는 후방으로 이동 가능하다.

또한, 상기 광조사부를 고정시키는 위치고정나사;를 더 포함하며, 상기 케이스의 이동안내홈에는 상기 이동안내홈의 길이 방향을 따라 상기 케이스의 외부와 관통되는 장공이 형성되어 있고, 상기 광조사부의 연결부에는 상기 위치고정나사가 고정되는 나사공이 형성되어 있어서, 상기 광조사부가 상기 케이스 내부의 이동공간에 설치된 상태에서 상기 케이스의 외측에서 상기 장공을 통해 상기 위치고정나사를 진입시켜서 상기 광조사부의 안내돌기에 형성된 나사공에 상기 위치고정나사를 삽입하여 조여주면, 상기 광조사부가 상기 케이스 내의 특정 위치에서 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 동축 조명장치에 의하면, 도광판과 엘이디램프로 구성된 광조사부가 케이스의 연장방향을 따라 평행이동할 수 있어서 검사대상물에 엘이디램프의 광이 직접 조사되는 것을 방지하여 검사대상물에 균일한 광조사상태를 제공할 수 있다.

이때 광조사부의 이동거리를 설정한 후 모터에 의해 자동으로 설정거리만큼 이동시키는 것도 가능하다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치를 설명하기 위한 외부 사시도.
도2는 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부를 분리한 상태를 설명하기 위한 사시도.
도3은 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부가 케이스의 이동안내홈에 결합된 상태를 부분적으로 도시한 단면도.
도4는 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부를 전진 및 후퇴 시킨 상태를 개략적으로 도시한 측면도.
도5는 종래의 동축 조명장치를 사용하여 촬영한 이미지와 도1에 도시된 동축 조명장치를 사용하여 촬영한 이미지를 비교 설명하기 위한 사진.
도6은 종래의 동축 조명장치에서 불균일한 광조사상태를 발생시키는 상태를 개략적으로 도시한 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 검사장비에 사용되는 동축 조명장치(이하 '동축 조명장치' 또는 '조명장치'라 함)를 설명하기 위한 외부사시도이고, 도2는 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부를 분리한 상태를 설명하기 위한 사시도이며, 도3은 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부가 케이스의 이동안내홈에 결합된 상태를 부분적으로 도시한 단면도이고, 도4는 도1에 도시된 동축 조명장치에서 광조사부를 전진 및 후퇴 시킨 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치(100)는 케이스(110)와, 케이스(110)의 내측에 설치되는 광조사부(140)를 포함한다.

케이스(110)는 내부에 공간이 형성된 사각의 박스구조이며 상부벽의 전방에는 상부개구부(111)가 형성되고 상부개구부(111)에서 단턱지게 투명판안착턱(112)이 형성되어 있다. 투명판안착턱(112)에는 검사대상물(10)의 이미지 획득을 위해 광투과율이 높은 투명판(130)이 안착 설치된다. 또한 케이스(110)의 하부벽의 전방에는 하부개구부(113)가 형성되어 있고, 케이스(110)의 후방 안쪽으로는 광조사부(140)가 전후방으로 이동되는 이동공간(114)이 마련되어 있다. 또 케이스(110) 양측벽의 내측, 즉 이동공간(114)의 양측에는 전후방으로 수평하게 연장된 이동안내홈(115)이 형성되어 있다. 여기서 이동안내홈(115)은 복수개가 나란하게 형성될 수 있으며, 이동안내홈(115) 중 일부 또는 전체에는 케이스(110) 양측벽의 외부까지 관통되는 장공(116)이 형성된다. 본 실시예에서는 케이스(110) 양측벽의 내측에 이동안내홈(115)이 3단으로 형성되어 있고, 이 중 상부 및 하부에 위치한 이동안내홈(115)에 장공(116)이 형성된 것을 도시하였다.

광조사부(140)는 엘이디램프(143)가 마련된 엘이디기판(142)과 엘이디기판(142)의 앞쪽으로 소정의 간격을 두고 배치되는 도광판(141)과 엘이디기판(142)과 도광판(141)을 연결하는 연결부(144)로 구성된다.

도광판(141)과 엘이디기판(142)은 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

연결부(144)는 한 쌍으로 구성되며 각각이 엘이디기판(142)의 양측단과 도광판(141)의 양측단에 볼트(미도시)로 고정된다. 연결부(144)의 외측면에는 케이스(110)의 측면벽에 형성된 이동안내홈(115)에 삽입 안착될 수 있도록 횡방향으로 소정의 길이만큼 직선으로 연장된 안내돌기(145)들이 형성되어 있다. 안내돌기(145)는 이동안내홈(115)의 개수만큼 마련된다.

안내돌기(145)에는 위치고정나사(150)가 나사결합되는 나사공(146)이 형성되어 있다. 위치고정나사(150)는 광조사부(140)를 케이스(110) 내의 이동공간(114)에서 특정 위치에 고정시키기 위한 구성이다. 즉 광조사부(140)가 케이스(110) 내부의 이동공간(114)에 설치되고 특정 위치로 이동된 상태에서 케이스(110)의 외측에서 케이스(110)의 양측벽의 장공(116)을 통해 위치고정나사(150)를 진입시켜서 광조사부(140)의 안내돌기(145)의 나사공(146)에 결합시킬 수 있다. 위치고정나사(150)를 안내돌기(145)의 나사공(146)에 삽입한 후 조여주면 위치고정나사(150)의 손잡이부가 케이스(110) 양측벽의 외측면에 밀착하면서 광조사부(140)가 케이스(110)에 위치 고정된다.

또한 케이스(110)의 상부개구부(111)와 하부개구부(113) 사이에는 엘이디램프(143)의 빛을 하방으로 반사시켜주는 투광판(120)이 설치된다. 투광판(120)은 광조사부(140)에서 발생하는 빛은 하부로 반사시키고, 검사대상물(10)의 이미지는 촬영이 가능하도록 하프미러(half mirror)로 제작될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치(100)는 검사대상물(10)의 위쪽으로 검사대상물(10)과 촬영장치(20)의 사이에 배치되며, 검사장비에 구비되는 승강수단(미도시)에 장착되어 상하방향으로 승강이 가능하게 설치된다.

검사대상물(10)과 동축 조명장치(100) 사이의 거리는 검사대상물(10)의 종류에 따라 적절한 값을 갖도록 승강수단을 통해 조정하여 세팅한다.

검사대상물(10)과 동축 조명장치(100)의 사이의 거리가 세팅되면, 위치고정나사(150)를 풀고 손잡이를 당겨서 광조사부(140)를 이동하면서 촬영장치(20)에 의해 촬영된 검사대상물(10)의 이미지를 확인한다. 검사대상물(10)의 촬영된 이미지가 균일한 광조사상태가 될 때까지 광조사부(140)를 수차례 이동시키고 균일한 광조사상태에 도달하면 위치조정나사를 조여서 광조사부(140)의 위치를 고정한다.

이렇게 광조사부(140)의 위치가 고정된 상태에서 검사대상물(10)에 대한 이미지를 촬영하여 검사대상물(10)에 흠결이 있는지 여부를 검사한다.

동일한 검사대상물(10)들에 대해서는 광조사부(140)를 한번만 세팅하면 검사대상물(10) 모두에 대한 검사가 종료될 때까지 광조사부(140)를 조정할 필요가 없다.

이후 이전과는 다른 검사대상물(10)을 촬영할 때에는 앞서 과정과 마찬가지의 과정을 통해 검사대상물(10)과 동축 조명장치(100) 사이의 적정한 거리를 찾아서 거리를 세팅하고, 이후 광조사부(140)의 적절한 위치를 찾을 때까지 광조사부(140)를 수평이동한 후 균일한 광조사상태에 도달된 이후에 위치고정나사(150)를 조여서 광조사부(140)의 위치를 고정한다.

도5는 종래의 동축 조명장치를 사용하여 촬영한 이미지와 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치를 사용하여 촬영한 이미지를 비교 설명하기 위한 사진이다.

즉 도5의 (a)에서와 같이 종래의 동축 조명장치(30)를 사용하여 검사대상물(10)을 촬영할 경우 도광판(34)을 통과한 광의 일부는 투광판(33)을 거치지 않고 조명장치(30) 아래의 개구부(32)를 통해 그대로 검사대상물(10)에 조사되기 때문에, 검사대상물(10)을 촬영한 이미지에서 도광판(34)에 가까운 영역(도5의 (a)에서 좌측)에는 광이 과도하게 조사되고 도광판(34)에서 먼 영역(도5의 (a)에서 우측)에는 상대적으로 광이 덜 조사되어 양측이 불균일한 광조사 상태가 된다.

물론 광조사상태의 불균일은 조명장치(30)를 검사대상물(10)에서 위로 들어올려 다소 해결할 수는 있지만 이 경우 촬영된 화면에서 검사대상물(10)이 차지하는 영역(FOV)이 좁아 판독 작업이 어려우며, 검사대상물(10)에 조사되는 광량이 줄어들고 촬영장치(20)에 외부의 빛이 입사되어 노이즈가 발생할 가능성이 높다.

반면 도1 내지 도4를 통해 설명한 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치(100)를 이용할 시, 도5의 (a)와 같은 광의 불균일 상태가 발생한 것을 확인하면, 조명장치(100)를 들어올리지 않더라도 광조사부(140)를 후퇴시킴으로써 도5의 (b)와 같이 광분포가 균일한 이미지를 획득할 수가 있다. 이 경우 조명장치(100)를 들어올린 것이 아니기 때문에 촬영된 이미지의 해상도를 유지할 수 있으며, 외부 빛이 입사할 여지가 없어서 노이즈 발생 우려가 없다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 동축 조명장치(100)에서는 광조사부(140)를 모터(미도시)와 연결하여 미리 세팅된 이동거리에 따라 광조사부(140)를 자동으로 전진 또는 후퇴시킬 수도 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 검사대상물
20 : 촬영장치
100 : 동축 조명장치
110 : 케이스
111 : 상부개구부
112 : 투명판안착턱
113 : 하부개구부
114 : 이동공간
115 : 이동안내홈
116 : 장공
120 : 투광판
130 : 투명판
140 : 광조사부
141 : 도광판
142 : 엘이디기판
143 : 엘이디램프
144 : 연결부
145 : 안내돌기
146 : 나사공
150 : 위치고정나사

Claims (3)

1. 전방의 상하부에 개구부가 형성되며, 후방 내측으로 이동공간이 마련되고, 상기 이동공간의 양측에 전후방으로 길게 연장되는 이동안내홈이 형성된 케이스;
   상기 케이스의 전방에 대각선으로 설치되어 빛을 하방으로 반사시키는 투광판; 및
   엘이디램프를 포함하고 상기 케이스의 이동공간에 설치되어 상기 엘이디램프의 빛을 상기 투광판 측으로 조사하는 광조사부;를 포함하되,
   상기 광조사부는 상기 케이스의 이동안내홈을 따라 전방 또는 후방으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 검사장비에 사용되는 동축 조명장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광조사부는,
   상기 엘이디램프가 마련된 엘이디기판;
   상기 엘이디기판의 앞쪽으로 소정 간격을 두고 배치되는 도광판; 및
   상기 엘이디기판과 상기 도광판의 양측단에 고정되며, 외측면에 상기 케이스의 이동안내홈에 삽입 안착되는 안내돌기가 마련된 연결부;를 포함하고,
   상기 광조사부의 연결부에 마련된 상기 안내돌기가 상기 케이스의 이동안내홈에 삽입 안착된 상태에서 상기 광조사부 전체가 전방 또는 후방으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 검사장비에 사용되는 동축 조명장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 광조사부를 고정시키는 위치고정나사;를 더 포함하며,
   상기 케이스의 이동안내홈에는 상기 이동안내홈의 길이 방향을 따라 상기 케이스의 외부와 관통되는 장공이 형성되어 있고, 상기 광조사부의 연결부에는 상기 위치고정나사가 고정되는 나사공이 형성되어 있어서, 상기 광조사부가 상기 케이스 내부의 이동공간에 설치된 상태에서 상기 케이스의 외측에서 상기 장공을 통해 상기 위치고정나사를 진입시켜서 상기 광조사부의 안내돌기에 형성된 나사공에 상기 위치고정나사를 삽입하여 조여주면, 상기 광조사부가 상기 케이스 내의 특정 위치에서 고정되는 것을 특징으로 하는 검사장비에 사용되는 동축 조명장치.

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