KR20150069130A

KR20150069130A - 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20150069130A
Application number: KR1020130155186A
Authority: KR
Inventors: 이은석
Original assignee: 이은석
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-23
Also published as: KR101549310B1

Abstract

본 발명은 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 격자이미지의 광을 측정부(200)로 발산시켜 보정면과 측정대상물(210)의 암시야를 생성할 수 있도록 하는 영사부(300)와; 상기 영사부(300)에서 발산된 광이 투명체인 상기 측정대상물(210)을 통과하도록 하는 측정부(200)와; 상기 측정부(200)에서 상기 측정대상물(210)을 통과한 광을 수광광학계(120)로 수광하고 카메라(110)에서 영상을 획득하며, 획득한 영상에서 추출한 암시야의 명암정보인 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함검출이 이루어지도록 하는 영상획득부(100);를 포함하여 구성함으로서, 반복된 격자무늬의 위상천이를 구현하고 투영배율의 조정을 가능하게 하여 미세한 물체의 결함을 찾아내고 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 하여 효과적으로 빛을 검사할 수 있게 되는 것이다.

Description

투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법{Apparatus and method phase shifting stripe patterns projection for detecting defect of transparent object}

본 발명은 투명체의 결함검출에 관한 것으로, 특히 투영격자만을 이용하여 암시야(dark field)를 생성하고 결함을 추출함에 있어서 반복된 격자무늬의 위상천이 구현을 완벽하게 하고, 투영배율의 조정을 가능하게 함으로써 미세한 물체의 결함을 찾아낼 수 있음과 아울러 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 함으로써 효과적으로 빛을 검사하기에 적당하도록 한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모아레(Moire)란 단어는 프랑스인들이 고대 중국에서 수입된 비단 위에 나타나는 물결무늬를 일컬었던 말로, 모아레 현상이란 두 개 이상의 주기적인 물결무늬가 겹쳐져 생기는 간섭무늬(interference fringe)를 말하는 것이다. 즉, 모아레 현상이란 맥놀이 현상이 시각적으로 발생하는 것으로, 일정한 간격을 갖는 물체 사이에 발생하는 간섭무늬를 말한다.

또한 모아레 무늬는 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐질 때 발생하게 되는, 상대적으로 기준패턴에 비해서 저주파를 가지는 일종의 간섭무늬로써 정의되어 진다. 맥놀이현상으로 설명되는 이 고유한 저주파의 모아레 무늬는 공학전반에 걸쳐 2차원 변위뿐만 아니라 3차원 형상측정에 이르기까지 넒은 응용범위를 가진다. 모아레법은 모아레 무늬를 형성시키는 방법에 따라서 크게 그림자식 모아레법(shadow moire)과 영사식 모아레법(projection moire)으로 구분된다. 그리고 대상물체가 경면의 성질을 많이 가지고 있을 경우 반사식 모아레(reflection moire)를 이용하여 3차원 형상측정이 가능하다.

또한 2차원적 검사기법으로써 모아레법을 이용하여 투명체의 결함을 검출하는 방식(Chan, F. (2008). Reflective fringe pattern technique for subsurface crack detection, NDTE International 41: 602-610)과 LCD를 이용한 격자무늬 투영법으로 투명체의 결함을 검출하는 방식(A Machine Vision for Automated Headlamp Lens Inspection: Edited by Francisco Gallegos-Funes, ISBN 978-953-307-098-8, 196 pages, Publisher: Sciyo, Chapters published August 12, 2010)이 있다.

영사식 모아레법은 3장 이상의 무늬가 영사된 영상을 얻기 위하여 격자를 일정량의 등간격으로 움직인 후 촬영하고 메모리에 저장한다. 이와 같이 얻어진 3장 이상의 영상 각각에 버킷 알고리즘을 이용하여 위상을 계산한 후, 기준위상과 물체위상의 차이를 구하여 언래핑 함으로써 모아레 무늬를 3차원으로 해석할 수 있도록 하며, 2차원 이미지로써 표현될 수도 있다.

그러나 상기와 같은 방법은 모아레 무늬의 주기에 종속되어 측정 대상체의 높이가 그 주기보다 높을 경우 측정에 어려움이 따르는 문제점이 있었다. 그래서 종래기술에서는 상대높이측정과 그림자 발생 그리고 측정 정밀도의 저하와 같은 문제점이 발생하였고, 측정오차를 감소시킬 경우에는 절대적인 공간상의 3차원 좌표를 구할 수 없는 한계도 있었다.

도 1은 종래 LCD를 이용한 격자무늬 투영법으로 투명체의 결함을 검출하는 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 의해 얻어진 변형된 줄무늬 형태를 보인 도면이다. 도 1과 같은 투영격자만을 사용한 영사식 모아레 장치의 동작원리는 다음과 같다.

먼저 BLU(11)의 모든 광선을 LCD 격자무늬 패널(12)을 통해 측정대상물(13)에 영사시키면, 상기 LCD 격자무늬 패널(12)은 투명한 측정대상물(13)을 지나는 줄무늬 형태로 나타난다. 이후 상기 줄무늬는 결상렌즈(14)를 통과한 후 CCD(Charge Coupled Device, 전하 결합 소자) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라(15)의 촬상면에 맺히게 되어 도 2와 같이 나타난다.

상기와 같은 영상을 3장 이상 얻기 위하여 격자무늬를 일정량의 등간격으로 움직인 후 촬영하고 메모리에 저장한다. 상기와 같이 얻어진 3장 이상의 영상 각각에 암시야 알고리즘을 이용하여 투명 물체의 정규화된 배경값을 계산한 후 그 배경값 이상을 결함으로써 판단할 수 있도록 한다.

그러나 상기와 같은 방법은 투영된 격자무늬가 완전한 구형파(square wave)가 아닌 정현파(sine wave)의 형태일 경우 평균값으로 정규화 되어지는 과정에서 미세한 결함의 정보를 잃어버리는 문제가 있었다. 빛이 투과하는 공간(space)과 반사내지 흡수되는 선(line)의 경계에서 굴절 및 회절되어진 빛이 정현파의

부터

구간인 선(line)에 투영되어 형성된 암시야(dark field)를 얻기 위해서는 스크래치나 얼룩과 같이 투과 및 반사할 수 있어야 하며, 상기 투과 및 반사하는 광선이 매핑되어질 선의 방향은 결함의 주축각과 같아야 한다. 그렇지 않을 경우 결함을 검출할 수 없다. 그래서 종래기술에서는 진폭의 크기를 극대화함과 동시에 요구되는 검출력의 조절과 정확한 격자의 이동량을 카메라의 픽셀 분해능에 맞출 수 없어 투과의 형태지만 얼룩과 같이 희미한 결함의 경우 구형파와 정현파의 차이로 발생되는 만큼은 검출할 수 없는 한계도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 투영격자만을 이용하여 암시야를 생성하고 결함을 추출함에 있어서 반복된 격자무늬의 위상천이 구현을 완벽하게 하고, 투영배율의 조정을 가능하게 함으로써 미세한 물체의 결함을 찾아낼 수 있음과 아울러 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 함으로써 효과적으로 빛을 검사할 수 있는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 LCD 위상천이 영사장치의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 격자이미지의 광을 측정부(200)로 발산시켜 보정면과 측정대상물(210)의 암시야를 생성할 수 있도록 하는 영사부(300)와; 상기 영사부(300)에서 발산된 광이 투명체인 상기 측정대상물(210)을 통과하도록 하는 측정부(200)와; 상기 측정부(200)에서 상기 측정대상물(210)을 통과한 광을 수광광학계(120)로 수광하고 카메라(110)에서 영상을 획득하며, 획득한 영상에서 추출한 암시야의 명암정보인 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함검출이 이루어지도록 하는 영상획득부(100);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 영사부(300)는, 광을 발산시키는 BLU(330)와; 상기 BLU(330)의 광을 이용하여 격자 이미지를 생성시키는 LCD 패널(320)과; 상기 LCD 패널(320)에서 생성된 격자 이미지가 상기 측정부(200)로 조사되도록 하는 투영광학계(310);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 영사부(300)는, OLED 또는 PDP로 구성되어 상기 측정부(200)로 격자이미지의 광을 발산시키는 것을 특징으로 한다.

상기 측정부(200)는, 측정대상물(210)이 설치되는 이송테이블(220)과; 상기 이송테이블(220)을 구동시켜 상기 측정대상물(210)이 이송되도록 하는 이송테이블의 구동수단(230);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 4는 도 3에서 제어모듈부와 중앙제어부가 결합된 예를 보인 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치는, 상기 영사부(300)와 상기 영상획득부(100)의 동작을 제어하는 제어모듈부(400)와; 상기 제어모듈부(400)를 제어하고, 상기 영상획득부(100)에 의해 생성된 암시야의 명암정보인 이하 Z맵을 이용하여 투명체인 상기 측정대상물(220)의 결함을 추출하는 중앙제어부(500);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제어모듈부(400)는, 상기 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시키는 모터드라이버(410)와; 상기 영사부(100)의 동작을 제어하는 LCD 구동드라이버(420);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 중앙제어부(500)는, 상기 제어모듈부(400) 내의 상기 모터드라이버(410)의 동작을 제어하는 모터제어보드(510)와; 상기 제어모듈부(400) 내의 상기 LCD 구동드라이버(420)의 동작을 제어하여 발산하는 격자이미지의 미소변위가 구현되도록 하는 LCD 제어보드(520)와; 상기 영상획득부(100) 내의 상기 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리하는 영상보드(530);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 LCD 위상천이 영사장치의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 광을 발산시키는 BLU(330), 상기 BLU(330)의 광을 이용하여 격자 이미지를 생성시키는 리소그래피(321), 상기 리소그래피(321)를 미소변위시키는 압전액츄에이터(340), 상기 리소그래피(321)에서 생성된 격자 이미지가 측정부(200)로 조사되도록 하는 투영광학계(310)를 포함하고, 격자이미지의 광을 상기 측정부(200)로 발산시켜 보정면과 측정대상물(210)의 암시야를 생성할 수 있도록 하는 영사부(300)와; 상기 영사부(300)에서 발산된 광이 투명체인 상기 측정대상물(210)을 통과하도록 하는 측정부(200)와; 상기 측정부(200)에서 상기 측정대상물(210)을 통과한 광을 수광광학계(120)로 수광하고 카메라(110)에서 영상을 획득하며, 획득한 영상에서 추출한 암시야의 명암정보인 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함검출이 이루어지도록 하는 영상획득부(100)와; 상기 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시키는 모터드라이버(410), 상기 영사부(100) 내의 압전액츄에이터(340)의 동작을 제어하는 압전액츄에이터 구동드라이버(421)를 포함하고, 상기 영사부(300)와 상기 영상획득부(100)의 동작을 제어하는 제어모듈부(400)와; 상기 모터드라이버(410)의 동작을 제어하는 모터제어보드(510), 상기 압전액츄에이터 구동드라이버(421)의 동작을 제어하여 발산하는 격자이미지의 미소변위가 구현되도록 하는 압전액츄에티터 제어보드(521), 상기 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리하는 영상보드(530)를 포함하고, 상기 영상획득부(100)에 의해 생성된 암시야의 명암정보인 이하 Z맵을 이용하여 투명체인 상기 측정대상물(220)의 결함을 추출하는 중앙제어부(500);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사방법을 보인 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 영사부(300)에서 측정부(200) 내의 측정대상물(210)로 투영 격자를 조사하도록 하는 제 1 단계(ST1)와; 상기 영사부(300)에서 격자를 이송시켜 투영 격자를 미세하게 움직이면서 상기 측정대상물(210)에 격자를 조사하면, 영상획득부(100) 내의 카메라(110)에서 영상을 획득하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 카메라(110)에 입력된 투영 격자의 이동 영상을 중앙제어부(500)에서 전달받아 암시야 알고리즘에 적용하는 제 3 단계(ST3)와; 상기 중앙제어부(500)는 상기 제 3 단계에서 암시야 알고리즘이 적용된 영상으로부터 Z맵을 추출하는 제 4 단계(ST4)와; 상기 중앙제어부(500)는 추출된 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함을 검출하는 제 5 단계(ST5);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법은 투영격자만을 이용하여 암시야를 생성하고 결함을 추출함에 있어서 반복된 격자무늬의 위상천이 구현을 완벽하게 하고, 투영배율의 조정을 가능하게 함으로써 미세한 물체의 결함을 찾아낼 수 있음과 아울러 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 함으로써 효과적으로 빛을 검사할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한 본 발명은 LCD의 화소단위 구형파(square wave)를 투영 광학계를 사용하여 1:1내지 1:n의 축소 또는 확대배율로 투영시키는 장치를 제공하고, 격자무늬의 선(line)을 이용하여 만들어진 암시야와 Z맵을 통해 검출력을 향상시켜 더 높은 정밀도와 신뢰성의 향상의 효과를 갖는다.

도 1은 종래 LCD를 이용한 격자무늬 투영법으로 투명체의 결함을 검출하는 장치의 구성도이이다.
도 2는 도 1에 의해 얻어진 변형된 줄무늬 형태를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치의 구성도이다.
도 4는 도 3에서 제어모듈부와 중앙제어부가 결합된 예를 보인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 LCD 위상천이 영사장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사방법을 보인 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 의해 실제 구현된 프로그램으로 측정대상물을 검사한 결과를 보인 도면이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 발명은 투영격자만을 이용하여 암시야를 생성하고 결함을 추출함에 있어서 반복된 격자무늬의 위상천이 구현을 완벽하게 하고, 투영배율의 조정을 가능하게 함으로써 미세한 물체의 결함을 찾아낼 수 있음과 아울러 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 함으로써 효과적으로 빛을 검사하고자 한 것이다.

여기서 본 발명에서 측정하고자 하는 측정대상물(220)은 투명체로서, 일반적으로는 반투명체가 투과율 50~70% 정도를 의미하는바, 투과율이 70% 이상인 투명체라면 본 발명의 장치 및 방법에 의해 그 결함을 모두 찾아낼 수 있다.

그래서 격자무늬만을 이용하여 위상천이된 영상을 획득하는 구성에 있어서, LCD 패널을 이용하고 이를 LCD 컨트롤러를 통해 미소변위가 움직인 영상을 투영시킬 수 있도록 구성된 격자무늬 위상천이 영사장치에 대해 도 4를 통해 자세히 설명한다.

먼저 본 발명은 영사부(300), 측정부(200), 영상획득부(100), 제어모듈부(400), 중앙제어부(500) 중에서 하나 이상을 포함하여 구성할 수 있다.

그래서 영사부(300)에서 BLU(330)는 이송테이블(220)의 하부에 설치되며, 광을 발산시킨다.

중앙제어부(500) 내의 LCD 제어보드(520)는 LCD 드라이버(420)를 제어하여 LCD 패널(320)의 격자무늬 영상을 미소 변형시킬 수 있도록 한다.

투영광학계(310)는 LCD 패널(320)에서 생성된 격자 이미지가 투과되는 광학계로 이루어져 물체의 결함을 추출할 수 있도록 보조한다. 이러한 투영광학계(310)는 측정대상물(210)의 연직 하방향에 위치하고, 광축과 같은 각도의 범위 내에 위치하도록 한다.

이러한 영사부(300)는 BLU(330), LCD 패널(320), 투영광학계(310)로 구성할 수도 있지만, OLED 또는 PDP와 같이 격자 영상을 투영할 수 있는 다른 디스플레이 수단으로 대체해서 구성하는 것도 가능하다.

또한 측정부(200)에서 이송테이블(220)은 측정대상물(210)을 올려놓을 수 있도록 한다.

그리고 측정부(200)에서 이송테이블의 구동수단(230)은 중앙제어부(500)의 모터제어보드(510)의 제어에 따라 제어모듈부(400)의 모터드라이버(410)에 의해 구동되어 이송테이블(220)을 구동시킨다.

또한 영상획득부(100)는 영사부(300)의 연직 상방향에 설치된다.

영상획득부(100)에서 수광광학계(120)와 카메라(110)는 측정대상물(210)로부터 격자이미지를 수광하여 중앙제어부(500)의 영상보드(530)로 전달한다.

제어모듈부(400)는 격자무늬 영사부(300)와 영상획득부(100)의 동작을 제어한다.

그래서 제어모듈부(400)에서 모터드라이버(410)는 중앙제어부(500)의 모터제어보드(510)의 제어를 받아 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시킨다.

또한 제어모듈부(400)에서 LCD 드라이버(420)는 중앙제어부(500)의 LCD 제어보드(520)와 인터페이스를 수행하여 영사부(300)의 LCD 패널(320)의 동작을 제어한다.

그리고 중앙제어부(500)는 제어모듈부(400)를 제어하고, 영상획득부(100)에서 획득된 영상에 대해 암시야의 Z맵을 이용하여 물체의 바이어스 크기를 구한 후, 물체 위상을 언래핑하고, 투영부(300)의 보정면 위상을 이용하여 언래핑된 물체의 높이를 산출하게 된다.

이러한 중앙제어부(500)에서 모터제어보드(510)는 제어모듈부(400) 내의 모터드라이버(410)의 동작을 제어한다.

또한 중앙제어부(500)에서 영상보드(530)는 영상획득부(100) 내의 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리한다.

이러한 장치를 이용하여 모아레 무늬를 획득하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

측정대상물(210)을 놓고 투영부(300)의 LCD 패널(320)를 통해 격자무늬를 영사하고(ST1), 변형된 격자무늬를 투영시켜 영상을 획득한다(ST2). 그리고 측정대상물(210)을 투과한 격자를 수광하는 카메라(110)가 장착된 수광부인 영상획득부(100)를 통해 획득하며(ST3), 이를 암시야 알고리즘을 사용하여 Z맵을 계산한 후 메모리에 저장한다(ST4). 그리고 얻은 암시야의 Z맵으로부터 대상물의 결함을 검출한다(ST5).

상기의 암시야를 생성시키고 Z맵을 추출하는 과정 및 대상물의 결함을 추출하기 위해 사용되는 다항식의 해법은 당업자에게 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 다만 Z맵의 경우, 일반적인 Z맵은 대상물의 높이정보지도를 의미하는데, 본 발명에서는 이러한 대상물의 높이정보지도인 Z맵을 투명체에 대한 명암정보지도로서 사용하여 투명체의 결함정보를 추출하는데 이용한다.

암시야의 정보를 얻는 알고리즘은 모아레의 위상을 계산하는 방식과 유사하여 모아레의 3버킷, 4버킷 또는 5버킷과 같은 방법으로 영상의 모든 점에 대한 Z맵을 구성할 수 있다. 그 가운데 5버킷 알고리즘은 다음과 같이 표현된다.

위상천이의 양을

라 하고,

CCD 카메라에서 관측된 영상의 광 강도를

라 할 때,

위상천이를 통하여 얻어진 영상은 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현된다.

임의의 한 점

의 대푯값으로 5개의 광강도 가운데 가장 작은 값을 갖는 경우는 정현파의 최저점 또는 결함으로 인해 위상이 변형된 경우로 볼 수 있으며, 다음의 수학식 3으로 표현된다.

가로가 w이고 세로가 h인 즉,

의 크기를 갖는 서피스

는 대상물체의 투과하는 공간(space)과 반사내지 흡수되는 선(line)의 경계에서 굴절 및 회절되어진 빛이 정현파의

부터

구간인 선(line)에 투영되어 형성된 암시야(dark field)를 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.

도 4 및 도 6을 통해 실제 측정과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 측정대상물의 암시야를 획득하는 방법 그리고 측정대상물의 결함 정보를 획득하는 방법으로 나뉘어 진다.

먼저 영사부(300)를 사용하는 단계와 측정대상물(210)에 해당하는 물체의 암시야를 얻는 단계를 설명한다.

측정대상물(210)을 이송테이블(220)에 올려놓고 BLU(330)의 빛을 투영광학계(310)를 통해 LCD 패널(320)의 격자무늬를 측정대상물(210)에 영사한다. 3버킷, 4버킷, 5버킷 가운데 하나를 적용할 수 있도록 LCD 패널(320)의 격자무늬를 LCD 제어보드(520)를 이용하여 등간격으로 이동된 영상을 측정대상물(210)에 영사한 후 카메라(110)와 영상보드(530)를 통해 획득한다. 상기 획득한 격자무늬 영상을 수학식 3의 암시야 알고리즘을 적용하여 측정대상물(210)에 대한 Z맵을 구한다.

그리고 Z맵으로부터 대상물의 결함정보를 구한다. 암시야로 인하여 계산되지 못한 흑체(black stuff)는 백라이트로써의 LCD 영상을 이용하여 결함을 구하여 대체한다.

한편 도 5는 도 4의 구성 중에서, 영사부(300)의 구성을 압전액츄에이터(340)를 이용하여 구성한 예를 보인 것이다.

즉, 영사부(300)는 광을 발산시키는 BLU(330), BLU(330)의 광을 이용하여 격자 이미지를 생성시키는 리소그래피(321), 리소그래피(321)를 미소변위시키는 압전액츄에이터(340), 리소그래피(321)에서 생성된 격자 이미지가 측정부(200)로 조사되도록 하는 투영광학계(310)를 포함하여 구성한다.

또한 제어모듈부(400)는 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시키는 모터드라이버(410), 영사부(100) 내의 압전액츄에이터의 동작을 제어하는 압전액츄에이터 구동드라이버(421)를 포함하여 구성한다.

또한 중앙제어부(500)는 모터드라이버(410)의 동작을 제어하는 모터제어보드(510), 압전액츄에이터 구동드라이버(421)의 동작을 제어하여 발산하는 격자이미지의 미소변위가 구현되도록 하는 압전액츄에티터 제어보드(521), 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리하는 영상보드(530)를 포함하여 구성한다.

도 7은 실제 구현된 시스템을 프로그램으로서 도시한 결과이다. 결함을 검출하고 그 형태를 도시함으로써 본 발명의 유용함을 증명하고자 했다.

그래서 도 7의 측정 데이터(531)는 본 발명에 의해 측정된 원 데이터(Raw Data)이다. 이러한 원 데이터에 대해 처리하면, 측정 데이터에서의 결함 확인 이미지(532)를 추출할 수 있게 된다. 이러한 결함 확인 이미지를 처리하게 되면, 처리화면(533)을 확보하게 된다. 이러한 처리화면(533)은 스마트폰의 윈도우 글라스를 대상으로 측정한 예를 보인 것이다. 그리고 데이터 좌표값(534)은 처리화면(533)에 있는 데이터들의 위치 좌표값을 보인 것이다.

이처럼 본 발명은 투영격자만을 이용하여 암시야를 생성하고 결함을 추출함에 있어서 반복된 격자무늬의 위상천이 구현을 완벽하게 하고, 투영배율의 조정을 가능하게 함으로써 미세한 물체의 결함을 찾아낼 수 있음과 아울러 LCD를 지나는 모든 광선이 수광부의 광축을 따라 입사되게 함으로써 효과적으로 빛을 검사하게 되는 것이다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 영상획득부
110 : 카메라
120 : 수광광학계
210 : 측정대상물
220 : 이송테이블
230 : 이송테이블의 구동수단
300 : 영사부
310 : 투영부
320 : LCD 패널
321 : 리소그래피
330 : BLU(백라이트 유닛)
341 : 압전액츄에이터
400 : 제어모듈부
410 : 모터드라이버
420 : LCD 드라이버
421 : 압전액츄에이터 드라이버
500 : 중앙제어부
510 : 모터제어보드
520 : LCD제어보드
521 : 압전액츄에이터 제어보드
530 : 영상보드

Claims

격자이미지의 광을 측정부(200)로 발산시켜 보정면과 측정대상물(210)의 암시야를 생성할 수 있도록 하는 영사부(300)와;
상기 영사부(300)에서 발산된 광이 투명체인 상기 측정대상물(210)을 통과하도록 하는 측정부(200)와;
상기 측정부(200)에서 상기 측정대상물(210)을 통과한 광을 수광광학계(120)로 수광하고 카메라(110)에서 영상을 획득하며, 획득한 영상에서 추출한 암시야의 명암정보인 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함검출이 이루어지도록 하는 영상획득부(100);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영사부(300)는,
광을 발산시키는 BLU(330)와;
상기 BLU(330)의 광을 이용하여 격자 이미지를 생성시키는 LCD 패널(320)과;
상기 LCD 패널(320)에서 생성된 격자 이미지가 상기 측정부(200)로 조사되도록 하는 투영광학계(310);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영사부(300)는,
OLED 또는 PDP로 구성되어 상기 측정부(200)로 격자이미지의 광을 발산시키는 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정부(200)는,
측정대상물(210)이 설치되는 이송테이블(220)과; 상기 이송테이블(220)을 구동시켜 상기 측정대상물(210)이 이송되도록 하는 이송테이블의 구동수단(230);
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 1에 있어서,
상기 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치는,
상기 영사부(300)와 상기 영상획득부(100)의 동작을 제어하는 제어모듈부(400)와;
상기 제어모듈부(400)를 제어하고, 상기 영상획득부(100)에 의해 생성된 암시야의 명암정보인 이하 Z맵을 이용하여 투명체인 상기 측정대상물(220)의 결함을 추출하는 중앙제어부(500);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어모듈부(400)는,
상기 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시키는 모터드라이버(410)와;
상기 영사부(100)의 동작을 제어하는 LCD 구동드라이버(420);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
청구항 5에 있어서,
상기 중앙제어부(500)는,
상기 제어모듈부(400) 내의 상기 모터드라이버(410)의 동작을 제어하는 모터제어보드(510)와;
상기 제어모듈부(400) 내의 상기 LCD 구동드라이버(420)의 동작을 제어하여 발산하는 격자이미지의 미소변위가 구현되도록 하는 LCD 제어보드(520)와;
상기 영상획득부(100) 내의 상기 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리하는 영상보드(530);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
광을 발산시키는 BLU(330), 상기 BLU(330)의 광을 이용하여 격자 이미지를 생성시키는 리소그래피(321), 상기 리소그래피(321)를 미소변위시키는 압전액츄에이터(340), 상기 리소그래피(321)에서 생성된 격자 이미지가 측정부(200)로 조사되도록 하는 투영광학계(310)를 포함하고, 격자이미지의 광을 상기 측정부(200)로 발산시켜 보정면과 측정대상물(210)의 암시야를 생성할 수 있도록 하는 영사부(300)와;
상기 영사부(300)에서 발산된 광이 투명체인 상기 측정대상물(210)을 통과하도록 하는 측정부(200)와;
상기 측정부(200)에서 상기 측정대상물(210)을 통과한 광을 수광광학계(120)로 수광하고 카메라(110)에서 영상을 획득하며, 획득한 영상에서 추출한 암시야의 명암정보인 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함검출이 이루어지도록 하는 영상획득부(100)와;
상기 측정부(200) 내의 이송테이블의 구동수단(230)을 구동시키는 모터드라이버(410), 상기 영사부(100) 내의 압전액츄에이터(340)의 동작을 제어하는 압전액츄에이터 구동드라이버(421)를 포함하고, 상기 영사부(300)와 상기 영상획득부(100)의 동작을 제어하는 제어모듈부(400)와;
상기 모터드라이버(410)의 동작을 제어하는 모터제어보드(510), 상기 압전액츄에이터 구동드라이버(421)의 동작을 제어하여 발산하는 격자이미지의 미소변위가 구현되도록 하는 압전액츄에티터 제어보드(521), 상기 카메라(110)로부터 획득된 영상을 처리하는 영상보드(530)를 포함하고, 상기 영상획득부(100)에 의해 생성된 암시야의 명암정보인 이하 Z맵을 이용하여 투명체인 상기 측정대상물(220)의 결함을 추출하는 중앙제어부(500);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사장치.
영사부(300)에서 측정부(200) 내의 측정대상물(210)로 투영 격자를 조사하도록 하는 제 1 단계(ST1)와;
상기 영사부(300)에서 격자를 이송시켜 투영 격자를 미세하게 움직이면서 상기 측정대상물(210)에 격자를 조사하면, 영상획득부(100) 내의 카메라(110)에서 영상을 획득하는 제 2 단계(ST2)와;
상기 카메라(110)에 입력된 투영 격자의 이동 영상을 중앙제어부(500)에서 전달받아 암시야 알고리즘에 적용하는 제 3 단계(ST3)와;
상기 중앙제어부(500)는 상기 제 3 단계에서 암시야 알고리즘이 적용된 영상으로부터 Z맵을 추출하는 제 4 단계(ST4)와;
상기 중앙제어부(500)는 추출된 Z맵을 이용하여 상기 측정대상물(210)의 결함을 검출하는 제 5 단계(ST5);
를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 투명체의 결함검출을 위한 위상천이 영사방법.