KR20150138555A

KR20150138555A - 물체 비전 검사 장치 및 물체 비전 검사 방법

Info

Publication number: KR20150138555A
Application number: KR1020140065433A
Authority: KR
Inventors: 이화규
Original assignee: 주식회사 오성알앤에이천안공장
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2015-12-10
Also published as: KR101585916B1

Abstract

본 발명은 물체 비전 검사 장치 및 물체 비전 검사 방법을 제공한다. 이 물체 비전 검사 장치는 측정 대상이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판; 상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 하부면에 광을 조사하고 검사하는 제1 비전 검사부; 상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 상부면에 광을 조사하고 검사하는 제2 비전 검사부; 및 상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부를 포함한다.

Description

물체 비전 검사 장치 및 물체 비전 검사 방법{Object Vision Inspection Apparatus And Object Vision Inspection Method}

본 발명은 비전 검사 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 회전 원판에 측정 대상을 안착시키고 2 대의 카메라를 이용해서 측정 대상의 하부와 상부를 동시에 검사하는 양면 검사 장치에 관한 것이다.

통상적인 비전 검사 장치는 컨베이어 벨트 상에 이동하는 물체의 상부를 카메라로 사용하여 이미지를 생성하고, 상기 이미지를 인식하여 물체의 일 표면을 검사한다. 또한, 통상적인 양면 비전 검사 장치는 롤러 상에 이동하는 물체를 2 대의 카메라를 사용하여 이미지를 생성하고, 각각의 이미지를 인식하여 물체의 양 표면을 검사한다.

그러나, 통상적인 양면 비전 검사 장치는 롤러를 통하여 이송될 수 있는 판형 물체를 검사할 수 있으나, 작은 물체는 상기 롤러를 통하여 이송되기 어렵고, 또한, 설사 이송된다고 하더라도 롤러(roller)의 위치에 따른 일정한 높이를 제공할 수 없어 표면 검사 효율이 감소한다. 따라서, 작은 물체의 양면을 검사할 수 있는 새로운 방법이 요구된다.

본 발명의 해결하고자 일 기술적 과제는 롤러를 사용하여 이송할 수 없는 작은 크기의 플라스틱이나 고무 제품의 양면을 검사할 수 있는 투명한 회전 원판을 이용한 양면 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치는 측정 대상이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판; 상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 하부면에 광을 조사하고 검사하는 제1 비전 검사부; 상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 상부면에 광을 조사하고 검사하는 제2 비전 검사부; 및 상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 원판의 상부면 및 하부면 중에서 적어도 일면은 무반사 코팅될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비전 검사부는 상기 회전 원판의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라; 및 상기 제1 카메라와 상기 회전 원판의 하부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 하부면에 광을 조사하는 제1 조명부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 면광원은 복수의 LED들과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정 대상을 상기 회전 원판에 낙하시키기 위하여 이송시키는 선형 이송부; 상기 선형 이송부에 상기 측정 대상을 제공하기 위하여 스파이럴 트랙을 따라 상기 측정 대상을 이송하는 진동 피더(vibration feeder); 및 상기 진동 피더에 상기 측정 대상을 공급하는 호퍼(hopper)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 원판의 상부면으로부터 수직으로 이격되어 배치되고 상기 회전 원판이 회전함에 따라 상기 측정 대상을 감지하고 감지 신호를 출력하는 근접 센서; 상기 감지 신호를 제공받아 소정의 시간 지연을 가지고 상기 제1 비전 검사부와 상기 제2 비전 검사부를 동작시키는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 소정의 패턴 인식 알고리즘을 사용하여 상기 측정 대상의 불량 여부를 판정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정 대상의 불량 여부에 따라 발생된 양호 신호 또는 불량 발생 신호에 따라 유압을 제공하는 유압 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유압 제어부는 상기 양호 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제1 유압 벨브 및 제1 유압 벨브에 연결된 제1 노즐; 및 상기 불량 발생 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제2 유압 벨브 및 제2 유압 벨브에 연결된 제2 노즐을 포함할 수 있다. 상기 제1 노즐은 양호 상태의 상기 측정 대상에 압력을 인가하여 낙하시키고, 상기 제2 노즐은 불량 상태의 상기 측정 대상에 압력을 인가하여 낙하시키고, 상기 양호 신호와 상기 불량 발생 신호는 서로 다른 시간에 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정 대상을 낙하시키도록 상기 측정대상을 가로막는 측정 대상 회전 저지판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 비전 검사부는 상기 회전 원판의 상부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제2 카메라; 및 상기 제2 카메라와 상기 회전 원판의 상부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하는 제2 조명부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 조명부는 상기 제2 카메라와 상기 제2 조명부를 연결하는 수직축에 대하여 45도로 기울어져 배치된 반투명한 하프 미러(half mirror); 상기 수직축에 수직한 평면에 배치되고 상기 하프 미러에 광을 조사하는 제2 면광원; 및 상기 하프 미러 및 상기 면광원의 측면을 감싸는 조명 하우징을 포함할 수 있다. 상기 제2 면광원의 출력광은 상기 하프 미러에 의하여 90도 반사되어 상기 측정 대상에 제공되고, 상기 측정 대상에서 반사된 광은 상기 하프 미러를 투과하여 상기 제2 카메라에 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 면광원은 복수의 LED들과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비전 검사부는 제1 파장 대역의 광을 투과시키는 제1 대역 통과 광필터를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 비전 검사부는 제1 파장 대역과 다른 대역의 제2 파장 대역의 광을 투과시키는 제2 대역 통과 광필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비전 검사부는 제1 편광을 조사하고 상기 제1 편광을 투과시키는 제1 편광판을 포함하고, 상기 제2 비전 검사부는 제1 편광에 수직한 제2 편광을 조사하고 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 구동부는 외측면에서 돌출된 돌출부를 포함하고 상기 돌출부의 상부면에 상기 회전 원판의 내측 하부면이 장착되는 원판 지지부; 상기 회전 원판의 내측 상부면에 장착되는 상부 플랜지; 및 상기 원판 지지부를 회전시키는 회전 운동 제공부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치는 측정 대상이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판; 상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 하부면에 광을 조사하여 검사하는 제1 비전 검사부; 및 상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부를 포함한다. 상기 제1 비전 검사부는 상기 회전 원판의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라; 및 상기 제1 카메라와 상기 회전 원판의 하부면 사이에 배치된 제1 조명부를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치는 상기 회전 원판의 하부면은 무반사 코팅될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 방법은 회전하는 투명한 회전 원판에 측정 대상을 안착시키는 단계; 안착된 측정 대상의 하부면을 영상화한 하부 영상과 측정 대상의 상부면을 영상화한 상부 영상을 처리하여 상기 측정 대상의 불량여부를 판단하는 단계; 및 상기 측정 대상의 불량 여부에 따라 유압을 가하여 상기 회전 원판으로부터 낙하시켜 상기 측정 대상을 분류하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비전 검사 장치는 측정 대상의 하부면을 검사할 수 있다. 또한, 상기 비전 검사 장치는 2 대의 카메라를 이용하여 측정 대상의 양면을 검사할 수 있어, 검사 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 회전 원판 및 비전 검사부를 확대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 물체 비전 검사 장치의 타이밍 차트를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치는 롤러를 통하여 이송할 수 없는 작은 크기의 물체의 양면을 동시에 검사할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 대상의 하부면의 비전 검사가 수행될 수 있다. 이를 위하여, 투명한 회전 원판 상에 측정 대상이 안착된다. 이어서, 상기 회전 원판의 하부면으로부터 하부빔이 상기 측정 대상에 제공되고, 상기 측정 대상에서 반사된 하부빔은 카메라를 통하여 영상화된다. 이에 따라, 상기 물체 대상의 하부면의 비전 검사가 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 사시도이다.

도 2는 도 1의 회전 원판 및 비전 검사부를 확대한 사시도이다.

도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.

도 4는 도 1의 물체 비전 검사 장치의 타이밍 차트를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 물체 비전 검사 장치(100)는 측정 대상(10)이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판(102), 상기 회전 원판(102)에 안착된 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사하여 검사하는 제1 비전 검사부(121), 상기 회전 원판(102)에 안착된 상기 측정 대상(10)의 상부면에 광을 조사하여 검사하는 제2 비전 검사부(125), 및 상기 회전 원판(102)을 회전시키는 회전 구동부(110)를 포함한다.

상기 측정 대상(10)은 원형의 고무 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 측정 대상(10)은 상기 회전 원판에 안착된 경우, 회전에 의한 원심력에 의하여 미끄러지지 않을 수 있다. 상기 측정 대상(10)은 안착된 위치에서 일정한 각속도로 회전할 수 있다. 상기 측정 대상은 검사된 후 상기 회전 원판에서 외력(유압)에 의하여 제거될 수 있다.

상기 회전 원판(102)은 유리판 또는 아크릴판일 수 있다. 상기 회전 원판(102)은 중심에 관통홀(102a)을 포함할 수 있다. 상기 회전 구동부(110)는 상기 관통홀(102a)에 삽입되어 상기 회전 원판(102)을 회전시킬 수 있다. 상기 제1 비전 검사부(121)가 제공한 하부빔(11)은 상기 회전 원판의 하부면에서 상부면 방향으로 투과할 수 있다. 또한, 상기 제2 비전 검사부(125)가 제공한 상부빔(12)은 상기 회전 원판(102)의 상부면에서 하부면 방향으로 투과할 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 회전 원판(102)의 상부면은 공기 중에서 상부면에서 입사하는 상부빔을 투과시키도록 무반사 코팅될 수 있다. 또한, 상기 회전 원판(102)의 하부면은 공기 중에서 하부면에서 입사하는 하부빔을 투과시키도록 무반사 코팅될 수 있다. 특히, 상기 하부빔은 상기 회전 원판(102)의 하부면 및 상기 회전 원판(102)의 상부면을 차례로 투과하여 상기 측정 대상(10)의 하부면에서 반사될 수 있다. 상기 측정 대상(10)의 하부면에서 반사된 하부빔은 역 경로를 통하여 제1 카메라(124)를 통하여 영상화될 수 있다. 따라서, 상기 회전 원판(102)의 하부면은 무반사 코팅처리되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제1 비전 검사부(121)는 상기 회전 원판(102)의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라(124), 및 상기 제1 카메라(124)와 상기 회전 원판(102)의 하부면 사이에 배치된 제1 조명부(122)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부(122)는 상기 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사할 수 있다.

제1 카메라(124)는 CMOS 이미지 센서 또는 CIS 이미지 센서일 수 있다. 상기 제1 카메라(124)는 제어부(176)로부터 카메라 동작 신호를 제공받아 측정 대상의 하부면 영상을 상기 제어부(176)에 전달할 수 있다. 상기 제어부(176)는 상기 회전 원판(102) 상에 배치된 근접 센서(172)의 감지 신호(DS)를 제공받아 소정의 시간 지연(T1)을 가지고 상기 카메라 동작 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 시간 지연(T1)은 상기 근접 센서(172)와 상기 제1 카메라(124) 사이의 수직 거리와 상기 회전 원판(102)의 각속도에 의존할 수 있다. 즉, 상기 제1 카메라(124)는 상기 측정 대상(10)과 제1 카메라(124)가 서로 수직으로 정렬된 시각에 촬영할 수 있다.

상기 제1 조명부(122)는 상기 제1 카메라(124)와 상기 제1 조명부(122)를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원(123)을 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부(122)가 제공한 하부빔은 상기 회전 원판(102)의 하부면에 입사하여 상기 회전 원판(102)을 투과하여 상기 측정 대상(10)의 하부면으로부터 반사될 수 있다. 상기 반사된 하부빔은 다시 상기 회전 원판(102)을 투과하여 상기 제1 조명부(122)의 관통홀을 지나 상기 제1 카메라(124)에 입사할 수 있다.

상기 하부빔이 상기 회전 원판(102)의 하부면을 반사없이 투과할 수 있도록 무반사 코딩될 수 있다. 상기 회전 원판(102)을 투과한 하부빔은 상기 회전 원판(102)의 상부면을 투과할 수 있다. 이어서, 상기 회전 원판(102)을 투과한 하부빔은 상기 회전 원판(102)을 반사없이 투과할 수 있도록 상기 회전 원판(102)의 상부면은 무반사 코팅될 수 있다. 상기 회전 원판(102)을 상부면을 투과한 하부빔은 상기 측정 대상(10)의 하부면에서 반사되어 역경로를 통하여 상기 제1 카메라(124)에 제공될 수 있다.

상기 제1 면광원(123)은 복수의 LED들(123a)과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판(123b)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 LED들은 일정한 간격을 가지고 일정한 반지름을 가지는 원주 상에 배치될 수 있다. 상기 LED들(123a)은 백색광을 제공할 수 있다.

상기 제2 비전 검사부(125)는 상기 회전 원판(102)의 상부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제2 카메라(126), 및 상기 제2 카메라(126)와 상기 회전 원판(102)의 상부면 사이에 배치된 제2 조명부(128)를 포함할 수 있다.

상기 제2 조명부(128)는 상기 제2 카메라(126)와 상기 제2 조명부(128)를 연결하는 수직축에 대하여 45도로 기울어져 배치된 반투명한 하프 미러(half mirror, 128c), 상기 수직축에 수직한 평면에 배치되고 상기 하프 미러(128c)에 광을 조사하는 제2 면광원(128a), 및 상기 하프 미러(128c) 및 상기 제2 면광원(128a)의 측면을 감싸는 조명 하우징(128b)을 포함할 수 있다. 상기 제2 면광원(128a)의 출력광은 상기 하프 미러(128b)에 의하여 90도 반사되어 상기 측정 대상(10)에 제공되고, 상기 측정 대상(10)에서 반사된 광은 상기 하프 미러(128c)를 투과하여 상기 제2 카메라(126)에 제공될 수 있다.

상기 하프 미러(128c)는 상기 수직축에 45도 기울어져 배치되고, 제2 면광원(128a)의 상부빔을 90도 꺾어 상기 회전 원판(102)에 제공할 수 있다. 상기 측정 대상(10)에서 반사된 상부빔은 상기 하프 미러(128c)를 투과하여 제2 카메라(126)에 제공될 수 있다. 상기 제2 면광원(128a)은 복수의 LED들과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판을 포함할 수 있다. 상기 복수의 LED들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 조명 하우징(128b)은 수직축 방향으로 형성된 한 쌍의 개구부를 포함하고, 상기 개구부를 통하여 상기 상부빔이 진행할 수 있다. 복수의 LED들은 백색광을 제공할 수 있다.

상기 제1 카메라(124)는 상기 제2 카메라(126)와 수직으로 정렬될 수 있다. 상기 제1 조명부(122)와 상기 제2 조명부(128)는 동시에 동작하고, 상기 제1 카메라(124)와 상기 제2 카메라(126)는 동시에 동작할 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 제1 카메라(124)는 상기 제2 카메라(126)와 수직으로 정렬되지 않을 수 있다. 상기 제1 카메라와 상기 제2 카메라는 상기 회전 원판의 원주를 따라 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 상기 제1 조명부(122)는 시간에 따라 펄스 형태로 하부빔을 발생시키고, 제1 카메라(124)가 동작하는 시각은 상기 제1 조명부의 하부빔과 동기화될 수 있다. 또한, 상기 제2 조명부(128)는 시간에 따라 펄스 형태로 상부빔을 발생시키고, 제2 카메라(126)가 동작하는 시각은 상기 제2 조명부의 상부빔과 동기화될 수 있다. 상기 제1 조명부(122)와 상기 제2 조명부(128)는 서로 다른 시각에 동작할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 조명부(122)가 하부빔을 제공하는 동안, 제1 카메라(124)는 상부빔없이 상기 측정 대상의 하부면의 영상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 제2 조명부(128)가 상부빔을 제공하는 동안, 제2 카메라(126)는 하부빔없이 상기 측정 대상의 상부면의 영상을 측정할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 카메라(124)는 상부빔에 의한 영향없이 상기 측정 대상의 하부면의 영상을 획득할 수 있고, 상기 제2 카메라(126)는 하부빔에 의한 영향없이 상기 측정 대상의 상부면의 영상을 획득할 수 있다.

선형 이송부(130)는 상기 측정 대상(10)을 상기 회전 원판(102)에 낙하시키기 위하여 이송시킬 수 있다. 상기 선형 이송부(130)는 컨베이어 벨트와 상기 측정 대상을 가이드 하는 측면 가이드를 포함할 수 있다. 상기 선형 이송부(130)는 일정한 속도를 상기 측정 대상(10)을 이송할 수 있다. 상기 선형 이송부의 일단은 상기 측정 대상을 공급받고, 상기 선형 이송부(130)의 타단은 상기 측정 대상(10)을 상기 회전 원판(102)에 낙하시킬 수 있다. 상기 낙하 거리는 충분히 작기 때문에 상기 측정 대상은 낙하지점에 안착할 수 있다.

진동 피더(vibration feeder, 190)는 상기 선형 이송부(130)에 상기 측정 대상(10)을 제공하기 위하여 스파이럴 트랙(196)을 따라 상기 측정 대상을 이송할 수 있다. 상기 진동 피더(190)는 진동자(194)에 의해 스파이럴 트랙을 갖는 이송통(192)에 진동력을 가해서 이송통(192) 내의 상기 측정 대상(10)이 스파이럴 트랙을 통해 원하는 장소로 일정량씩 이송되도록 하는 적량 자동이송장치이다. 상기 진동 피더(190)는 하부에 진동자(194)가 설치되며, 진동자의 상부에는 내주면을 따라 스파이럴 트랙(196)을 갖는다. 상기 스파이럴 트랙(196)은 이송통의 바닥으로 부터 시작해서 개방된 상부를 향해 스파이럴 형상으로 트랙을 형성함으로써 이송통의 중앙에 적재된 측정 대상을 스파이럴 트랙을 따라 점진적으로 상부로 이송한다.

호퍼(hopper, 180)는 상기 진동 피더(190)에 상기 측정 대상(10)을 공급할 수 있다. 상기 호퍼(190)는 상기 측정 대상(10)을 수납하는 공간(182)을 포함하고, 그 하부면에 컨베이어 밸트(184)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 호퍼(180)는 컨베이어 벨트 및 낙하 가이드(186)를 이용하여 상기 진동 피터(190)에 공급할 수 있다.

근접 센서(172)는 상기 회전 원판(102)의 상부면으로부터 수직으로 이격되어 배치되고 상기 회전 원판(102)이 회전함에 따라 상기 측정 대상(10)을 감지하고 감지 신호를 출력한다. 상기 근접 센서(172)는 상기 선형 이송부가 상기 측정 대상을 낙하시키는 지점에 근접하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 회전 원판(102)이 회전함에 따라, 상기 근접 센서(172)는 상기 선형 이송부(130)가 낙하시킨 측정 대상을 감지할 수 있다.

상기 근접 센서(172)는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 수광부의 신호 변화를 통하여 상기 측정 대상(10)의 접근을 감지할 수 있다. 상기 근접 센서(172)와 상기 제1 카메라(124) 사이의 거리(또는 각도)는 일정할 수 있다. 상기 근접 센서(172)와 상기 제2 카메라(126) 사이의 거리(또는 각도)는 일정할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전 원판의 회전 각속도가 정해진 경우, 상기 측정 대상을 영상화하기 위한 상기 제1 카메라(124)의 동작 시각이 정해질 수 있다. 상기 근접 센서(172)의 감지 신호(DS)는 제어부(176)에 제공될 수 있다.

제어부(176)는 상기 감지 신호(DS)를 제공받아 소정의 시간 지연(T1)을 가지고 상기 제1 비전 검사부(121)와 상기 제2 비전 검사부(125)를 동작시키는 카메라 동작 신호(CO)를 생성할 수 있다. 상기 제1 카메라(124)는 상기 카메라 동작 신호(CO)에 따라 상기 측정 대상(10)을 영상화한 영상 신호(IMAGE1)를 생성하여 상기 제어부(176)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 카메라(126)는 상기 카메라 동작 신호(CO)에 따라 상기 측정 대상을 영상화한 영상 신호(IMAGE2)를 생성하여 상기 제어부(176)에 제공할 수 있다. 상기 제어부(176)는 영상 신호(IMAGE1, IMAGE2)를 표시부(177)에 표시할 수 있다.

상기 제어부(176)는 상기 제1 카메라(124) 및 상기 제2 카메라(126)로부터 영상 신호를 각각 제공받아 소정의 패턴 인식 알고리즘을 사용하여 상기 측정 대상(10)의 불량 여부를 판정한다. 상기 제어부(176)는 불량 여부에 따라 양호 신호 및 불량 발생 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 양호 신호 또는 상기 불량 발생 신호는 유압 제어부(141)에 제공될 수 있다.

유압 제어부(141)는 상기 측정 대상(10)의 불량 여부에 따라 발생된 양호 신호 또는 불량 발생 신호에 따라 유압을 제어한다. 상기 유압 제어부(141)는 상기 양호 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제1 유압 벨브(141a) 및 상기 제1 유압 벨브(141a)에 연결된 제1 노즐(143), 및 상기 불량 발생 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제2 유압 벨브(141b) 및 상기 제2 유압 벨브(141b)에 연결된 제2 노즐(144)을 포함한다. 상기 제1 노즐(143)은 상기 회전 원판의 반경 방향으로 배치되어 양호 상태의 상기 측정 대상(10)에 압력을 가하여 낙하시킬 수 있다. 상기 제2 노즐(144)은 상기 회전 원판의 반경 방향으로 배치되어 불량 상태의 상기 측정 대상에 압력을 가하여 낙하시킬 수 있다. 상기 제1 노즐(143)과 상기 제1 유압 벨브(141a)는 유압 호스(142)를 통하여 연결될 수 있다. 상기 제2 노즐(144)과 상기 제2 유압 벨브(141b)는 유압 호스(142)를 통하여 연결될 수 있다.

상기 불량 발생 신호와 상기 양호 신호는 서로 다른 시간에 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 카메라 동작 신호와 상기 양호 신호 사이의 시간 차이(T2)는 상기 카메라 동작 신호와 상기 불량 발생 신호 사이의 시간 차이(T3)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 양호 상태의 측정 대상은 먼저 상기 회전 원판(102)으로부터 낙하될 수 있다.

양호 신호가 발생한 경우, 제1 유압 벨브(141a)가 동작하여 양호 상태의 상기 측정 대상(10)은 압축 가스에 의해 제1 수납부(145)로 이동될 수 있다. 또한, 불량 발생 신호가 발생한 경우, 제2 유압 벨브(141b)가 동작하여 불량 상태의 상기 측정 대상은 압축 가스에 의하여 제2 수납부(146)로 이동될 수 있다. 상기 양호 신호의 발생 시각은 상기 카메라와 상기 제1 수집함(145) 사이의 각도 차이와 상기 회전 원판의 각속도에 의존할 수 있다. 또한, 상기 불량 발생 신호의 발생 시각은 상기 카메라와 상기 제2 수집함(146) 사이의 각도 차이와 상기 회전 원판의 각속도에 의존할 수 있다.

상기 제1 유압 벨브(141a)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 이에 따라, 양호 신호(제1 유압 벨브 제어 신호)가 발생한 경우, 상기 제1 유압 벨브(141a)는 개방되고 압축 가스는 제1 노즐(143)을 통하여 분출된다. 상기 분출된 압축 가스는 상기 회전 원판으로부터 낙하시키도록 상기 측정 대상(10)에 힘을 제공할 수 있다. 낙하된 측정 대상은 제1 수집함(145)에 수납될 수 있다.

상기 제2 유압 벨브(141b)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 이에 따라, 불량 발생 신호(제2 유압 벨브 제어 신호)가 발생한 경우, 상기 제2 유압 벨브(141b)는 개방되어 압축 가스는 제2 노즐(144)을 통하여 분출된다. 상기 분출된 압축 가스는 상기 회전 원판으로부터 낙하시키도록 상기 측정 대상에 힘을 제공할 수 있다. 낙하된 상기 측정 대상은 제2 수집함(146)에 수납될 수 있다.

측정 대상 회전 저지판(147)은 상기 회전 원판(102) 상에 소정의 수직 간격을 가지고 배치되고 회전하는 측정 대상(10)을 낙하시키도록 상기 측정 대상(10)을 가로막을 수 있다. 상기 측정 대상(10)이 양호 신호 또는 불량 발생 신호가 발생하였음에도 불구하고 상기 회전 원판(102)으로부터 낙하되지 못한 경우, 상기 측정 대상 회전 저지판(147)은 낙하지 못한 측정 대상(10)을 상기 회전 원판(102)에서 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 측정 대상 회전 저지판(147)에 의하여 낙하된 측정 대상은 상기 제2 수집함(146)에 수납될 수 있다.

상기 회전 구동부(110)는 상기 회전 원판(102)에 일정한 각속도를 유지하도록 회전력을 제공할 수 있다. 상기 회전 구동부(110)는 외측에 돌출된 돌출부(114a)를 포함하고 상기 돌출부(114a)의 상부면에 상기 회전 원판(102)의 관통홀의 하부면이 장착되는 원판 지지부(114), 상기 회전 원판(102)의 내측 상부면에 장착되는 상부 플랜지(113), 및 상기 원판 지지부(114)를 회전시키는 회전 운동 제공부(112)를 포함할 수 있다. 상기 회전 운동 제공부(112)는 모터와 동력 전달부를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(114a)는 와셔 형상을 가지고 상기 원판 지지부(114)의 내측 하부면과 연결될 수 있다. 상기 상부 플랜지(113)는 와셔 형상을 가질 수 있다. 상기 원판 지지부(114)는 중심에서 함몰될 수 있다. 상기 원판 지지부(114)의 중심에 상기 회전 운동 제공부(112)의 일단이 연결될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 물체 비전 검사 장치(200)는 측정 대상(10)이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판(102), 상기 회전 원판(102)에 안착된 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사하여 검사하는 제1 비전 검사부(221), 상기 회전 원판에 안착된 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하여 검사하는 제2 비전 검사부(225), 및 상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부(110)를 포함한다.

상기 제1 비전 검사부(221)는 상기 회전 원판(102)의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라(124), 및 상기 제1 카메라(124)와 상기 회전 원판(102)의 하부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사하는 제1 조명부(122)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀(122a)을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원(123)일 수 있다. 상기 제1 면광원(123)는 복수의 LED들(123a)과 확산판(123b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 비전 검사부(221)는 제1 파장 대역의 광을 투과시키는 제1 대역 통과 광필터(227)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부(122)는 백색광의 하부빔을 조사할 수 있다. 제1 카메라(124)는 상기 측정 대상의 하부면에서 반사된 하부빔 중에서 제1 파장 대역의 하부빔을 수집할 수 있다.

상기 제2 비전 검사부(225)는 상기 회전 원판(102)의 상부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제2 카메라(126), 및 상기 제2 카메라와 상기 회전 원판의 상부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하는 제2 조명부(128)를 포함할 수 있다. 상기 제2 비전 검사부(225)는 제1 파장 대역과 다른 대역의 제2 파장 대역의 광을 투과시키는 제2 대역 통과 광필터(229)를 포함할 수 있다. 상기 제2 조명부는 백색광의 상부빔을 조사할 수 있다. 상기 제2 카메라는 상기 측정 대상에서 반사된 상부빔 중에서 제2 파장 대역의 하부빔을 수집할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 대역은 적색 영역이고, 상기 제2 파장 대역은 녹색 영역일 수 있다.

본 발명의 변형될 실시예에 따르면, 상기 제1 조명부는 제1 파장 대역의 하부빔을 제공하고, 상기 제2 조명부는 제2 파장 대역의 상부빔을 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물체 비전 검사 장치를 설명하는 도면이다. 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 물체 비전 검사 장치(300)는 측정 대상(10)이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판(102), 상기 회전 원판(102)에 안착된 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사하여 검사하는 제1 비전 검사부(321), 상기 회전 원판에 안착된 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하여 검사하는 제2 비전 검사부(325), 및 상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부(110)를 포함한다.

상기 제1 비전 검사부(321)는 상기 회전 원판(102)의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라(124), 및 상기 제1 카메라(124)와 상기 회전 원판(102)의 하부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상(10)의 하부면에 광을 조사하는 제1 조명부(122)를 포함할 수 있다. 상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀(122a)을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원(123)일 수 있다. 상기 제1 면광원(123)는 복수의 LED들(123a)과 확산판(123b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 비전 검사부(321)는 제1 편광을 조사하고 상기 제1 편광을 투과시키는 제1 편광판(327)을 포함할 수 있다. 상기 제1 편광판은 상기 확산판(123b) 후단 및 제1 카메라의 전단 중에서 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 카메라는 제1 편광의 하부빔만을 수집할 수 있다.

상기 제2 비전 검사부(325)는 상기 회전 원판(102)의 상부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제2 카메라(126), 및 상기 제2 카메라와 상기 회전 원판의 상부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하는 제2 조명부(128)를 포함할 수 있다. 상기 제2 비전 검사부(325)는 제1 편광과 다른 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판(329)를 포함할 수 있다. 상기 제2 편광판(329)은 상기 제2 조명부(128a)의 후단 및 상기 제2 카메라(126)의 전단 중에서 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광은 평행 편광(parallel polarization)이고, 상기 제2 편광은 수직편광(perpendicular polarization)일 수 있다.

전자기파는 수직 편광(perpendicular polarization)와 수평 편광(parallel polarization)로 분리될 수 있다. 수평 편광의 경우, 반사율(Reflectance)이 최소인 입사각(편광각, polarization angle)이 존재한다. 따라서, 상기 제1 조명부(122)는 상기 편광각 이하의 입사빔을 상기 회전 원판에 제공할 수 있다. 구체적으로, 유리 재질(굴절율이 1.5 인 경우), 상기 편광각은 55도 정도일 수 있다. 따라서, 상기 제1 조명부(122)는 수평 편광을 제공하도록 편광판을 포함하고, 상기 제1 조명부(122)는 상기 편광각 이하의 입사각을 제공하도록 기하학적으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 구체적으로, 상기 제1 조명부(122)와 상기 회전 원판(102) 사이의 거리 및 빔의 방향은 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 조명부의 관통홀의 직경은 결정될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 측정 대상
11: 하부빔
12: 상부빔
102: 회전 원판
110: 회전 구동부
121: 제1 비전 검사부
125: 제2 비전 검사부

Claims

측정 대상이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판;
상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 하부면에 광을 조사하고 검사하는 제1 비전 검사부;
상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 상부면에 광을 조사하고 검사하는 제2 비전 검사부; 및
상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 회전 원판의 상부면 및 하부면 중에서 적어도 일면은 무반사 코팅된 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 비전 검사부는:
상기 회전 원판의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라; 및
상기 제1 카메라와 상기 회전 원판의 하부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 하부면에 광을 조사하는 제1 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원인 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제1 면광원은 복수의 LED들과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 측정 대상을 상기 회전 원판에 낙하시키기 위하여 이송시키는 선형 이송부;
상기 선형 이송부에 상기 측정 대상을 제공하기 위하여 스파이럴 트랙을 따라 상기 측정 대상을 이송하는 진동 피더(vibration feeder); 및
상기 진동 피더에 상기 측정 대상을 공급하는 호퍼(hopper)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 회전 원판의 상부면으로부터 수직으로 이격되어 배치되고 상기 회전 원판이 회전함에 따라 상기 측정 대상을 감지하고 감지 신호를 출력하는 근접 센서;
상기 감지 신호를 제공받아 소정의 시간 지연을 가지고 상기 제1 비전 검사부와 상기 제2 비전 검사부를 동작시키는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 소정의 패턴 인식 알고리즘을 사용하여 상기 측정 대상의 불량 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제7 항에 있어서,
상기 측정 대상의 불량 여부에 따라 발생된 양호 신호 또는 불량 발생 신호에 따라 유압을 제공하는 유압 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는물체 비전 검사 장치.
제8 항에 있어서,
상기 유압 제어부는:
상기 양호 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제1 유압 벨브 및 제1 유압 벨브에 연결된 제1 노즐; 및
상기 불량 발생 신호에 동기화되어 유압을 스위칭하는 제2 유압 벨브 및 제2 유압 벨브에 연결된 제2 노즐을 포함하고,
상기 제1 노즐은 양호 상태의 상기 측정 대상에 압력을 인가하여 낙하시키고,
상기 제2 노즐은 불량 상태의 상기 측정 대상에 압력을 인가하여 낙하시키고,
상기 양호 신호와 상기 불량 발생 신호는 서로 다른 시간에 발생하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 측정 대상을 낙하시키도록 상기 측정대상을 가로막는 측정 대상 회전 저지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 비전 검사부는:
상기 회전 원판의 상부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제2 카메라; 및
상기 제2 카메라와 상기 회전 원판의 상부면 사이에 배치되어 상기 측정 대상의 상부면에 광을 조사하는 제2 조명부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제2 조명부는:
상기 제2 카메라와 상기 제2 조명부를 연결하는 수직축에 대하여 45도로 기울어져 배치된 반투명한 하프 미러(half mirror);
상기 수직축에 수직한 평면에 배치되고 상기 하프 미러에 광을 조사하는 제2 면광원; 및
상기 하프 미러 및 상기 면광원의 측면을 감싸는 조명 하우징을 포함하고,
상기 제2 면광원의 출력광은 상기 하프 미러에 의하여 90도 반사되어 상기 측정 대상에 제공되고, 상기 측정 대상에서 반사된 광은 상기 하프 미러를 투과하여 상기 제2 카메라에 제공되는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제2 면광원은 복수의 LED들과 상기 LED에서 출력된 광을 공간적으로 균일하게 퍼트리는 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 비전 검사부는 제1 파장 대역의 광을 투과시키는 제1 대역 통과 광필터를 더 포함하고,
상기 제2 비전 검사부는 제1 파장 대역과 다른 대역의 제2 파장 대역의 광을 투과시키는 제2 대역 통과 광필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 비전 검사부는 제1 편광을 조사하고 상기 제1 편광을 투과시키는 제1 편광판을 포함하고,
상기 제2 비전 검사부는 제1 편광에 수직한 제2 편광을 조사하고 상기 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제1 항에 있어서,
상기 회전 구동부는:
외측면에서 돌출된 돌출부를 포함하고 상기 돌출부의 상부면에 상기 회전 원판의 내측 하부면이 장착되는 원판 지지부;
상기 회전 원판의 내측 상부면에 장착되는 상부 플랜지; 및
상기 원판 지지부를 회전시키는 회전 운동 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
측정 대상이 안착되고 일정한 각속도로 회전하는 투명한 회전 원판;
상기 회전 원판에 안착된 측정 대상의 하부면에 광을 조사하여 검사하는 제1 비전 검사부; 및
상기 회전 원판을 회전시키는 회전 구동부를 포함하고,
상기 제1 비전 검사부는:
상기 회전 원판의 하부면에서 수직으로 이격되어 배치된 제1 카메라; 및
상기 제1 카메라와 상기 회전 원판의 하부면 사이에 배치된 제1 조명부를 포함하고,
상기 제1 조명부는 상기 제1 카메라와 상기 제1 조명부를 연결하는 수직축에 수직한 평면에 배치되고 중심에 관통홀을 포함하는 토로이드 형상의 제1 면광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
제 17항에 있어서,
상기 회전 원판의 하부면은 무반사 코팅된 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 장치.
회전하는 투명한 회전 원판에 측정 대상을 안착시키는 단계;
안착된 측정 대상의 하부면을 영상화한 하부 영상과 측정 대상의 상부면을 영상화한 상부 영상을 처리하여 상기 측정 대상의 불량여부를 판단하는 단계; 및
상기 측정 대상의 불량 여부에 따라 유압을 가하여 상기 회전 원판으로부터 낙하시켜 상기 측정 대상을 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 비전 검사 방법.