KR20150140035A - 피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법 - Google Patents

피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법 Download PDF

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Abstract

피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법에 관한 것으로 피검체 표면 불량 검사 장치는 피검체의 일 측면에 배치되고 상기 피검체의 내부로 광을 조사하는 광원, 상기 피검체의 불량에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 제1 촬영부, 상기 제1 화상 출력부와 상이한 위치에서 상기 피검체의 불량에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 제2 촬영부 및 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부에서 출력된 전기적 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하고 상기 제1 화상 및 제2 화상 사이의 차이에 따라서 상기 불량의 종류를 판단하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법{Apparatus for inspecting a surface of glass and method for inspecting a surface of glass}
피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법에 관한 것이다.
글라스(glass)는 디스플레이 패널(display panel) 등과 같은 다양한 부품의 제조에 이용될 수 있다. 이와 같은 글라스는 공정 과정이나 보관 과정에 있어서 표면에 각종 불량이 발생할 수 있다. 예를 들어 글라스의 표면에 불순물, 예를 들어 잉크 등과 같은 얼룩이 묻거나 또는 먼지 등과 같은 이물질이 부착될 수도 있다. 또한 글라스 표면에 스크래치가 발생될 수도 있다. 따라서 글라스의 표면 상의 불량을 검사하기 위하여 다양한 방법이 이용되고 있다.
비전 검사 기술은 글라스 표면에 소정 파장의 광을 조사한 후 촬영카메라 등과 같은 화상 촬영 장치를 이용하여 글라스 표면을 촬영하여 표면에 대한 화상을 획득한 후 스크래치나 불순물을 검출하도록 하는 기술이다. 비전 검사 기술에 의하면 스크래치나 불순물의 크기가 미세한 경우에는 화상만으로는 불량을 검출하기 어렵고, 불량을 검출하였다고 하더라도 검출된 불량이 스크래치인지 이물질인지 여부를 판단하기 어렵다.
글라스 등의 피검체의 표면 상의 미세한 불량을 용이하면서 정확하게 검사할 수 있는 글라스 표면 불량 검사 장치 및 글라스 표면 불량 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법이 제공된다.
피검체 표면 불량 검사 장치는 피검체의 일 측면에 배치되고 상기 피검체의 내부로 광을 조사하는 광원, 상기 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제1 촬영부, 상기 제1 화상 출력부와 상이한 위치에서 상기 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제2 촬영부 및 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부에서 출력된 전기적 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하고 상기 제1 화상에 존재하는 불량 및 제2 화상에 존재하는 불량 사이의 차이에 따라서 상기 피검체에 존재하는 불량의 종류를 판단하는 처리부를 포함할 수 있다.
상기 제1 촬영부는 상기 피검체 표면에서 상 방향으로 출사되는 광을 수집할 수 있다.
상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면에서 사선 방향으로 출사되는 광을 수집할 수 있다.
상기 처리부는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 동일 또는 유사하면 상기 피검체의 불량을 불순물로 판단할 수 있다.
상기 처리부는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 서로 상이하면 상기 피검체의 불량을 스크래치로 판단할 수 있다.
상기 제1 촬영부는 상기 피검체의 표면의 법선 방향에 배치되고, 상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면의 법선 방향으로부터 미리 결정된 사잇각으로 기울어져 배치될 수 있다.
상기 미리 결정된 사잇각은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같을 수 있다.
상기 제2 촬영부는 상기 피검체의 중심을 기준으로 상기 광원이 배치된 방향의 반대 방향에 배치될 수 있다.
글라스 표면 불량 검사 장치는 상기 조사된 광을 가이드하여 상기 광원에서 조사된 광을 상기 피검체 측면으로만 입사시키는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부는 이동 가능한 것일 수 있다.
피검체 표면 불량 검사 방법은 피검체의 일 측면에 배치되는 광원, 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제1 촬영부 및 제2 촬영부를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
피검체 표면 불량 검사 방법은 상기 광원이 상기 피검체의 내부로 광을 조사하는 광 조사 단계, 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부가 서로 상이한 위치에서 피검체의 불량에서 출사되는 광을 수집하는 수집 단계, 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부에서 출력된 전기적 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하는 화상 생성 단계 및 상기 제1 화상에 존재하는 불량 및 제2 화상에 존재하는 불량 사이의 차이에 따라서 상기 불량의 종류를 판단하는 판단 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 촬영부는 상기 피검체 표면에서 표면의 상 방향으로 출사되는 광을 수집할 수 있다.
상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면에서 사선 방향으로 출사되는 광을 수집할 수 있다.
상기 판단 단계는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 동일 또는 유사하면 상기 피검체의 불량을 불순물로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단 단계는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 서로 상이하면 상기 피검체의 불량을 스크래치로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 촬영부는 상기 피검체의 표면의 법선 방향에 배치되고, 상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면의 법선 방향에 대해 미리 결정된 사잇각으로 기울어져 배치될 수 있다.
상기 미리 결정된 사잇각은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같을 수 있다.
상기 제2 촬영부는 상기 피검체의 중심을 기준으로 상기 광원이 배치된 방향의 반대 방향에 배치될 수 있다.
상기 피검체 표면 불량 검사 장치는 상기 조사된 광을 가이드하는 가이드부를 더 포함하고, 상기 광 조사 단계는 상기 광원에서 조사된 광이 상기 피검체 측면으로만 입사되도록 상기 가이드부를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
피검체 표면 불량 검사 방법은 상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 피검체 표면 불량 검사 장치 및 피검체 표면 불량 검사 방법을 이용하면 스크래치나 이물질과 같은 피검체 표면 상의 미세한 불량을 용이하면서 정확하게 검사할 수 있게 되는 장점을 얻을 수 있다.
아울러 피검체 표면 상의 스크래치, 이물질 또는 얼룩 등과 같은 다양한 불량을 자동으로 구별 및 구분할 수 있게 되므로, 피검체 표면 검사의 무인화가 가능해지는 장점을 얻을 수 있다.
피검체 표면 상의 다양한 불량을 용이하고 정확하게 검사할 수 있게 되므로, 피검체 표면의 검사 시간이 단축되는 효과도 얻을 수 있다.
또한 피검체 표면 상의 미세한 불량을 객관적으로 정확하게 검사할 수 있게 되므로 검사자 사이의 주관적 판정 기준에 따라 불량 여부가 결정되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 2는 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예에 대한 정면도이다.
도 4는 이물질 등이 부착된 경우 글라스 내의 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 이물질 등이 부착된 경우에서의 제1 화상 및 제2 화상의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 글라스 표면에 스크래치가 존재하는 경우 글라스 내의 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 글라스 표면에 스크래치가 존재하는 경우에서의 1 화상 및 제2 화상의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 피검체 표면 불량 검사 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
이하 도 1을 참조하여 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예를 설명하도록 한다. 도 1은 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다. 도 1에 도시된 바를 참조하면 피검체 표면 불량 검사 장치(1)는 피검체(2), 피검체(2) 내부로 광을 조사하는 광원(10), 피검체(2)에서 출사되는 광을 수집하는 복수의 촬영부(20), 복수의 촬영부(20)에서 출력되는 전기적 신호를 처리하는 처리부(40) 및 처리 결과를 외부로 출력하는 출력부(41)를 포함할 수 있다.
피검체(2)는 건축물, 차량, 각종 유리 제품 또는 디스플레이 패널의 제작 등에 이용되는 글라스(glass)일 수도 있다. 이 경우 글라스는 강화 유리나 박판 유리, 방탄 유리 등 각종 특수 유리를 포함할 수 있다. 또한 피검체(2)는 광을 투과시킬 수 있는 플라스틱 등과 같은 소재일 수도 있다. 이외에도 광을 어느 정도는 투과시킬 수 있는 다양한 소재가 피검체(2)의 일례가 될 수 있다.
광원(10)은 소정 파장의 광을 피검체(2) 내부로 조사할 수 있다. 광원(10)에서 조사되는 광은 가시광선, 적외선 또는 자외선일 수도 있다. 광원(10)으로는 텅스턴 필라멘트 램프, 텅스텐 할로겐 램프, 제논 램프(Xenon lamp), 크립톤 랩프, 삼파장 램프, 엘이디 램프(LED lamp, Light Emitting Diode lamp), 네온 램프, 광섬유, 적외선 램프 또는 자외선 램프 등 발광하여 광을 조사할 수 있는 다양한 종류의 램프가 채용될 수 있다. 이외에도 출광 가능한 다앙한 수단이 광원(10)의 일례가 될 수 있다.
복수의 촬영부(20)는 피검체(2)에서 출사되는 광을 수집하고, 수집한 광에 상응하는 전기적 신호를 생성하고, 생성한 전기적 신호를 저장 또는 출력할 수 있다. 촬영부(20)는 가시 광선 대역의 광을 수집하여 영상을 촬영하는 일반 카메라, 적외선 대역의 광을 수집하여 적외선 영상을 촬영하는 적외선 카메라 및 자외선을 수집하는 자외선 카메라 등의 촬영 장치를 포함할 수 있다. 촬영부(20)는 광을 집속하는 렌즈(lens), 집속된 광을 전기적 신호로 변환시키는 촬상 소자 및 렌즈 및 촬상 소자를 고정하기 위한 하우징 등을 포함할 수 있다. 여기서 촬상 소자는 전하 결합 소자(CCD, Charge-coupled device), 씨모스(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor) 또는 이면 조사 센서(BSI, Back-Illuminated sensor) 등을 포함할 수 있다. 복수의 촬영부(20)는 실시예에 따라서 생성된 전기적 신호를 기초로 필터링 등의 영상 처리를 수행하여 사용자가 시각적으로 용이하게 볼 수 있는 복수의 화상을 생성할 수도 있다. 촬영부(20)의 동작의 제어는 촬영부(20) 내에 마련된 마이크로 프로세서에 의해 수행될 수 있고 별도의 워크 스테이션(도 2의 46)에 의해 수행될 수도 있다. 여기서 촬영부(20)의 제어 장치는 반도체 칩 및 회로 등에 의해 구현될 수 있다.
복수의 촬영부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)를 포함할 수 있다. 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 서로 상이한 위치에서 피검체(2)에서 출사되는 광을 수집할 수 있다. 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 서로 동종의 촬영 장치일 수도 있고, 이종의 촬영 장치일 수도 있다. 제1 촬영부(21)는 하나의 촬영 장치에 의해 구현될 수도 있고, 복수의 촬영 장치에 의해 구현될 수도 있다. 제2 촬영부(22) 역시 하나의 촬영 장치에 의해 구현될 수도 있고, 복수의 촬영 장치에 의해 구현될 수도 있다.
처리부(40)는 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)로부터 전기적 신호를 전달받고, 전달받은 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하고, 생성된 화상을 비교할 수 있다. 또한 처리부(40)는 비교 결과를 기초로 피검체(2)에 존재하는 불량의 종류를 판단하고, 판단 결과를 출력부(41)에 전달할 수 있다. 일 실시예에 의하면 처리부(40)는 피검체 표면 불량 검사 장치(1)에 내장된 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 프로세서는 각종 반도체 칩 등을 이용하여 구현될 수 있다. 다른 일 실시예에 의하면 처리부(40)는 피검체 표면 불량 검사 장치(1)와 유선 통신 네트워크 또는 무선 통신 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있는 별도의 워크 스테이션(46)에 의해 구현될 수도 있다.
처리부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 영상 처리부(43), 화상 비교부(44) 및 결과 처리부(45)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(43)는 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)로부터 전달되는 전기적 신호를 기초로 각종 영상 처리를 수행하여 비교에 이용될 제1 화상 및 제2 화상을 생성할 수 있다. 일 실시예에 의하면 생성된 제1 화상 및 제2 화상은 화상 비교부(44)로 전달될 수 있다. 다른 실시예에 의하면 출력부가 모니터 등과 같은 화상 출력 장치인 경우, 생성된 제1 화상 및 제2 화상은 출력부(41)로 전달되어 사용자에게 표시될 수도 있다.
화상 비교부(44)는 생성된 제1 화상 및 제2 화상을 비교하고, 제1 화상과 제2 화상의 비교 결과를 결과 처리부(45)로 전달할 수 있다. 구체적으로 화상 비교부(44)는 제1 화상 및 제2 화상 각각에 불량이 존재하는지 판단하여 검출하고, 불량이 검출되면 검출된 제1 화상의 불량과 제2 화상의 불량을 서로 비교할 수 있다. 화상 비교부(44)는 일 실시예에 의하면 제1 화상 및 제2 화상에서 주변과 색상이나 명도 등의 특성이 상이한 일 부분이 존재하는지 확인하고, 특성이 상이한 일 부분이 제1 화상 및 제2 화상에 존재하면 특성이 상이한 일 부분을 불량으로 판단할 수 있다. 필요에 따라서 화상 비교부(44)는 룩업 테이블 등을 이용하여 불량 판단용 데이터베이스를 더 열람하고 열람 결과를 기초로 특성이 상이한 일 부분이 불량인지 아닌지 판단할 수도 있다.
만약 제1 화상에 불량이 존재하고 제2 화상에도 불량이 존재하는 경우 화상 비교부(44)는 제1 화상의 불량과 제2 화상의 불량을 서로 비교할 수 있다. 일 실시예에 의하면 화상 비교부(44)는 제1 화상 및 제2 화상의 불량의 크기, 폭, 명도, 농도 및 색상 등 다양한 기준 중 적어도 하나를 비교하여 제1 화상의 불량과 제2 화상의 불량을 서로 비교할 수 있다. 이어서 화상 비교부(44)는 불량 사이의 비교 결과에 따라 불량의 종류를 판단할 수 있다. 일 실시예에 의하면 화상 비교부(44)는 제1 화상의 불량 및 제2 화상의 불량이 서로 동일 또는 유사하면 피검체(2)의 불량을 이물질인 것으로 판단하고, 제1 화상의 불량 및 제2 화상의 불량이 서로 상이하면 피검체(2)의 불량을 스크래치인 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해서 제1 화상 및 제2 화상의 불량의 크기, 폭, 명도, 농도 및 색상 중 적어도 하나를 비교하고 비교 결과 크기, 폭, 명도, 농도 및 색상 중 적어도 하나가 동일하거나 또는 이들의 차이가 미리 정의된 범위 내에 해당하는 경우 피검체(2)의 불량을 이물질로 판단하고, 폭, 명도, 농도 및 색상 중 적어도 하나의 차이가 미리 정의된 범위를 벗어나는 경우 피검체(2)의 불량을 스크래치로 판단할 수 있다. 화상 비교부(44)는 제1 화상의 불량과 제2 화상의 불량 각각에서 특징점을 추출하고 추출된 특징점을 비교하여 제1 화상의 불량 및 제2 화상의 불량의 동일 또는 상이 여부를 판단할 수도 있다.
일 실시예에 의하면 판단 결과는 결과 처리부(45)로 전달될 수 있다. 다른 일 실시예에 의하면 판단 결과는 저장 장치(미도시)로 전달되어 저장될 수도 있다. 저장 장치는 반도체 메모리 장치일 수도 있고, 자기 디스크 저장 장치일 수도 있다.
결과 처리부(45)는 화상 비교부(44)의 판단 결과를 기초로 판단 결과에 상응하는 화상이나 사운드 등을 출력부(41)로 전달할 수 있다. 예를 들어 피검체(2)에 스크래치가 존재하는 경우 스크래치를 표현하기 위한 화상이나 사운드를 출력부(41)로 전달할 수 있다. 일 실시예에 의하면 결과 처리부(45)는 저장 장치에 저장된 판단 결과들을 호출한 후 호출한 판단 결과들을 각종 통계적 기법을 이용하여 분석하여 판단 결과에 대한 분석 데이터를 생성할 수도 있다.
상술한 영상 처리부(43), 화상 비교부(44) 및 결과 처리부(45) 등은 반도체 칩 등으로 구성된 프로세서 등에 의해 수행될 수 있다.
출력부(41)는 판단 결과를 각종 화상이나 사운드 등을 통해 출력할 수 있다. 출력부(41)는 일 실시예에 있어서 텔레비전이나 모니터 등과 같은 화상 표시 장치일 수도 있고, 스피커 등의 사운드 출력 장치일 수도 있다. 또한 출력부(41)는 문자나 그림 등을 인쇄할 수 있는 프린터 등과 같은 화상 형성 장치일 수도 있다.
이하 도 2 내지 도 7을 참조하여 피검체 표면 불량 검사 장치의 일 실시예로서 글라스 표면 불량 검사 장치에 대해 설명하도록 한다. 도 2는 글라스 표면 불량 검사 장치의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 3은 글라스 표면 불량 검사 장치의 일 실시예에 대한 정면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 피검체, 일례로 글라스(2, 3)의 측면에 배치되고 글라스(2, 3) 내부로 광을 조사하는 광원(10), 글라스(2, 3)로부터 출사되는 광을 수집하기 위한 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)를 포함할 수 있다.
광원(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 글라스(2, 3)의 표면과 수평 방향으로 광을 조사할 수 있도록 글라스(2, 3)의 측면에 배치될 수 있다. 광원(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 작은 폭을 가질 수도 있으나, 시스템 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 글라스(2, 3)의 측면 전부에 광을 조사하도록 넓은 폭을 가질 수도 있다. 상술한 바와 같이 광원(10)으로는 텅스턴 필라멘트 램프, 텅스텐 할로겐 램프, 제논 램프, 크립톤 랩프, 삼파장 램프, 엘이디 램프, 네온 램프, 광섬유, 적외선 램프 또는 자외선 램프 등 광을 생성 및 조사 가능한 다양한 종류의 램프가 적용될 수 있다.
제1 촬영부(21)는 글라스(2, 3)의 표면의 상 방향으로 출사되는 광을 수집하기 위하여 글라스(2, 3)의 상 방향에서 글라스(2, 3)의 표면 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 바를 참조하면 제1 촬영부(21)와 글라스(2)의 표면을 잇는 선분(OA)과 글라스(2)의 표면에 대한 법선(v)은 서로 제1 사잇각(θ1)으로 벌어져 있을 수 있다. 여기서 제1 사잇각(θ1)은 0도에 가까운 값일 수 있다. 또한 제1 사잇각(θ1)은 0도일 수도 있다. 다시 말해서 제1 촬영부(21)와 글라스(2)의 표면을 잇는 선분(OA)과 글라스(2)의 표면에 대한 법선(v)은 서로 일치할 수도 있다. 이 경우 제1 촬영부(21)는 글라스(2) 표면의 수직 상 방향에 배치될 수 있다. 제1 촬영부(21)는 도 2에 도시된 바와 같이 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)에 한 개가 마련될 수도 있고, 필요에 따라서 복수 개가 마련될 수도 있다. 제1 촬영부(21)는 특정 위치에 고정되어 있을 수도 있고, 특정 범위 내에서 이동 가능한 것일 수도 있다.
제2 촬영부(22)는 글라스(2, 3)의 표면에서 사선 방향으로 출사되는 광을 수집하기 위하여 글라스(2, 3)의 사선 방향에서 글라스(2, 3)의 표면 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 바를 참조하면 제2 촬영부(22)와 글라스(2)의 표면을 잇는 선분(OB)과 글라스(2)의 표면에 대한 법선(v)은 서로 제2 사잇각(θ2)으로 벌어져 있을 수 있다. 여기서 제2 사잇각(θ2)은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같을 수도 있다. 제2 촬영부(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)에 한 개만 마련될 수도 있고, 필요에 따라서 복수 개가 마련될 수도 있다. 제2 촬영부(22) 역시 특정 위치에 고정되어 있을 수도 있고, 특정 범위 내에서 이동 가능한 것일 수도 있다.
제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 일반 카메라, 적외선 카메라 또는 자외선 카메라일 수 있다. 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 정지 화상을 촬영하기 위한 촬영 장치일 수도 있고, 동화상을 촬영하기 위한 촬영 장치일 수도 있다. 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 정지 화상 및 동화상을 모두 촬영 가능한 촬영 장치일 수도 있다.
글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 소정의 프레임(5 내지 7)을 더 포함할 수 있다. 소정의 프레임(5 내지 7)은 제1 프레임(5), 제1 프레임(5)과 연결된 제2 프레임(6) 및 제2 프레임(6)과 연결되고 제1 프레임(5)에 대향하여 배치되는 제3 프레임(7)을 포함할 수 있다. 글라스(2, 3)는 제1 프레임(5) 및 제3 프레임(7) 사이를 통과하여 이동할 수 있다. 프레임(5 내지 7)에는 광원(10), 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)가 설치될 수 있다. 광원(10)은 글라스(2, 3)의 측면에서 글라스(2, 3) 내부로 광을 조사하기 위하여 글라스(2, 3)의 측면에 마련되는 제1 프레임(5)에 설치될 수 있다. 제1 촬영부(21)는 제1 프레임(5)과 수직으로 연결된 제2 프레임(6)에 글라스(2) 방향인 하 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 제1 촬영부(21)는 제2 프레임(6)을 따라서 이동할 수 있다. 이 경우 제1 촬영부(21)에는 제2 프레임(2)을 따라 회전되어 제1 촬영부(21)를 이동시킬 수 있는 원형 바퀴 또는 톱니 바퀴 등과 같은 바퀴가 더 설치되어 있을 수 있다. 제1 촬영부(21)는 제2 프레임(6)에 마련된 액츄에이터(actuator)에 의해 이동될 수도 있다. 제2 촬영부(22)는 글라스(2, 3)를 기준으로 제1 프레임(5)의 반대 방향에 위치하는 제3 프레임(7)에 설치되되, 글라스(2, 3) 방향으로 기울어져 설치될 수 있다. 제2 촬영부(22)는 제3 프레임(7)을 따라서 이동할 수 있다. 이 경우 제2 촬영부(22)는 제3 프레임(7) 상에서 회전하며 제2 촬영부(22)를 이동시키기 위한 바퀴 등을 더 포함할 수도 있다. 제2 촬영부(22)는 제3 프레임(7)에 마련된 액츄에이터에 의해 이동될 수도 있다.
일 실시예에 의하면 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 광원(10)에서 조사된 광이 글라스(2, 3)의 측면으로만 입사되고 측면 이외의 방향으로 진행하지 않도록 가이드부(11)를 더 포함할 수 있다. 가이드부(11)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 여섯 면 중 다섯 면은 차폐하고 일 면만 개방되도록 마련될 수 있다. 개방된 일면은 글라스(2, 3)의 측면을 향하도록 제1 프레임(5)에 설치될 수 있다. 가이드부(11)의 내부에 광원(10)이 배치되면 광원(10)에서 조사된 광은 개방된 일면으로만 출사되기 때문에 광원(10)에서 조사된 광은 글라스(2, 3)의 측면으로 대부분 입사될 수 있다. 가이드부(11)는 사용자의 선택에 따라서 개방된 일면의 크기가 변경될 수도 있다. 가이드부(11)는 금속 등과 같이 광이 투과되지 않은 재질로 제작된 것일 수 있다. 가이드부(11)의 형상은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 일 면이 개방된 육면체의 형상을 구비할 수도 있으나, 저면이 개방된 원뿔이나 각뿔 또는 원기둥이나 각기둥의 형상을 구비할 수도 있다. 가이드부(11)는 사용자의 조작에 따라 광이 진행하는 방향을 변경하도록 조절될 수 있다. 사용자는 광원(10)에서 조사된 광이 피검체인 글라스(2)의 측면으로만 입사되도록 가이드부(11)를 조절할 수 있다.
글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 글라스(2, 3)를 소정의 방향(d)으로 자동으로 이송하기 위한 이송부(4)를 더 포함할 수 있다. 이송부(4)로는 컨베이어 벨트 등과 같이 특정 물체를 이동시킬 수 있는 모든 장치가 채용될 수 있다. 이송부(4)에 따라 글라스(2, 3)가 이송되면 복수의 글라스(2, 3)가 표면에 불량이 존재하는지 여부를 연속해서 자동으로 검사할 수 있게 된다.
글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)를 제어하고, 아울러 글라스(2, 3) 표면의 불량 여부 또는 불량의 종류를 판단하거나 또는 판단 결과를 표시할 수 있는 워크 스테이션(46)을 더 포함할 수 있다. 워크 스테이션(46)은 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)에서 촬영된 제1 화상 및 제2 화상이나 판단 결과를 표시할 수 있는 표시부(47), 사용자가 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)이나 워크 스테이션(46)의 동작을 제어하기 위한 각종 명령을 입력하는 입력부(48) 및 워크 스테이션(46)의 동작을 제어하기 위한 각종 부품이 내장된 본체(49)를 포함할 수 있다. 표시부(47)는 액정 표시 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display)를 채용한 모니터 등의 디스플레이 장치일 수도 있고, 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 또는 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode)를 채용한 디스플레이 장치일 수도 있다. 또한 플라즈마 디스플레이 패널(PDP, Plasma Display Panel)를 채용한 디스플레이 장치일 수도 있다. 실시예에 따라서 표시부(47)는 터치 스크린일 수 있으며, 이 경우 표시부(47)는 입력부(48)의 기능도 함께 수행할 수도 있다. 입력부(48)는 키보드, 키패드, 터치 패드, 터치 스크린, 트랙볼 또는 마우스 등의 다양한 장치를 포함할 수 있다. 본체부(49)는 프로세서의 기능을 수행하거나 저장 매체의 기능을 수행하기 위한 반도체 칩이나 회로 등을 내장할 수 있다. 본체부(49)의 각종 부품은 워크 스테이션(46)의 동작뿐만 아니라 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)의 동작을 제어하기 위해 이용될 수도 있다. 실시예에 따라서 본체부(49)에 내장된 반도체 칩에서 글라스 표면 불량 검사를 수행하기 위한 영상 처리 및 화상 비교 등의 동작이 수행될 수도 있다.
이하 도 4 내지 7을 참조하여 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)를 이용하여 글라스(2)의 내부에 광을 조사한 후 글라스(2)의 표면에서 출사되는 광을 수집하여 불량의 종류를 판단하는 원리에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 이물질 또는 얼룩 등이 부착된 경우 글라스 내의 광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 이물질 또는 얼룩 등이 부착된 경우에서의 제1 화상 및 제2 화상의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바를 참조하면 광원(10)에서 조사된 광은 가이드부(11)에 의하여 피검체인 글라스(2)의 일 측면으로만 입사될 수 있다. 글라스(2)의 일 측면으로 입사된 광(L1)은 글라스(2) 내부에서 전반사되어 글라스(2)의 다른 측면 방향으로 이동하게 된다. 만약 글라스(2)의 표면에 얼룩이나 이물질과 같은 불순물(23)이 부착되어 있는 경우, 이동하던 광은 이물질이 존재하는 면에서 산란을 일으켜(24) 글라스(2)의 상 방향으로 출사될 수 있다(L21 내지 L23). 글라스(2)의 표면에 부착된 불순물(23)에서는 광 흡수 및 광 산란이 일어나게 되므로 불순물(23)에서 출사되는 광은 도 4에 도시된 바와 같이 고르게 퍼져 나가게 된다. 따라서 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22) 양자에 동일하거나 또는 거의 유사한 양의 광이 도달하게 되므로, 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)가 수집한 광을 기초로 생성된 제1 화상(i11) 및 제2 화상(i12)에 나타나는 불량(m1, m2)은 서로 동일할 수 있다. 예를 들어 제1 화상(i11) 및 제2 화상(i12)에 나타나는 불량(m1, m2)의 크기, 폭, 명도, 농도 또는 색상 등은 서로 동일하거나 또는 유사할 수 있다.
도 6은 글라스 표면에 스크래치가 존재하는 경우 글라스 내의 광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 글라스 표면에 스크래치가 존재하는 경우에서의 1 화상 및 제2 화상의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바를 참조하면 광원(10)에서 조사된 광은 가이드부(11)에 의하여 피검체인 글라스(2)의 일 측면으로 입사될 수 있다. 상술한 바와 동일하게 글라스(2)의 일 측면으로 입사된 광(L1)은 글라스(2) 내부에서 전반사되어 글라스(2)의 다른 측면 방향으로 이동하게 된다. 만약 글라스(2)의 표면에 스크래치(25)가 존재하는 경우, 이동하던 광은 스크래치(25)에서 반사되어(25) 글라스(2)의 상 방향으로 출사될 수 있다(L31 내지 L32). 글라스(2) 표면의 스크래치(25)에서는 광 산란 대신 광 반사가 더 우세하게 발생하므로 스크래치(25)에서 출사되는 광은 도 6에 도시된 바와 같이 특정 방향으로 주로 진행하게 될 수 있다(L32). 이 경우 특정 방향으로 주로 진행하는 광은 글라스(2) 표면의 법선 방향으로부터 45도 이상 기울어져 출사될 수 있다. 따라서 제1 촬영부(21)에는 상대적으로 적은 양의 광이 도달하거나 또는 거의 광이 도달하지 않을 수 있다. 반면에 제2 촬영부(22)에는 다량의 광이 도달하게 될 수 있다. 그러므로 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)가 수집한 광을 기초로 생성된 제3 화상(i21) 및 제4 화상(i22)에 나타나는 불량(m3, m4)은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어 제3 화상(i21) 및 제4 화상(i22)에 나타나는 불량(m3, m4)의 크기, 폭, 명도, 농도 또는 색상 등은 서로 상이할 수 있다.
따라서 제1 촬영부(21)에 의해 획득된 화상(i11, i21)과 제2 촬영부(22)에 의해 획득된 화상(i12, i22)의 비교로 글라스(2) 표면의 불량이 불순물(23)인지 또는 스크래치(25)인지 판단할 수 있게 된다. 이 경우 사용자가 직접 육안으로 제1 촬영부(21)에 의해 획득된 화상(i11, i21)과 제2 촬영부(22)에 의해 획득된 화상(i12, i22)을 서로 비교하여 글라스(2) 표면의 불량이 불순물(23)인지 또는 스크래치(25)인지 판단할 수 있다. 실시예에 따라서 상술한 처리부(40)의 기능을 수행하는 프로세서가 제1 촬영부(21)에 의해 획득된 화상(i11, i21)과 제2 촬영부(22)에 의해 획득된 화상(i12, i22)을 서로 비교한 후 비교 결과에 따라 글라스(2) 표면의 불량이 불순물(23)인지 또는 스크래치(25)인지 판단하고 판단 결과를 표시부(47)에 표시할 수도 있다. 여기서 프로세서는 워크 스테이션(46)에 마련된 것일 수도 있다.
이하 도 8a 및 도 8b를 참조하여 피검체 표면 불량 검사 방법에 대해서 설명한다. 도 8a 및 도 8b는 피검체 표면 불량 검사 방법 중 하나인 글라스 표면 불량 검사 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이 먼저 글라스 표면을 검사하기 위한 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)가 기동된다(s50). 여기서 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)는 피검체인 글라스(2, 3)의 일 측면에 배치되는 광원(10), 글라스(2, 3)에서 출사되는 광을 수집하는 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)를 포함하고, 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)는 서로 상이한 위치에서 글라스(2, 3)에서 출사되는 광을 수집할 수 있다. 제1 촬영부(21)는 일 실시예에 의하면 글라스(2, 3)의 표면의 법선 방향에 배치되고, 제2 촬영부(21)는 일 실시예에 의하면 글라스(2, 3) 표면의 법선 방향에 대해 미리 결정된 사잇각으로 기울어진 방향에 배치될 수 있다. 여기서 미리 결정된 사잇각은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같을 수 있다.
글라스 표면 불량 검사 장치(1a)가 기동하고, 글라스(2)가 검사 위치에 배치되면(s51), 글라스(2) 측면에 위치한 광원(10)이 글라스(2) 내부로 광을 조사할 수 있다(s52). 광원(10)에서 조사된 광은 글라스(2)의 측면으로만 입사될 수 있다. 이 경우 광을 글라스(2)의 측면으로만 입사시키기 위해서 가이드부(11)가 더 마련될 수도 있다. 검사 위치는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 프레임(5) 및 제2 프레임(6) 사이일 수 있다. 이외에도 사용자 또는 시스템 설계자가 글라스 표면 불량 검사를 위하여 글라스(2, 3)를 배치시킬 수 있는 다양한 장소가 검사 위치일 수 있다. 글라스(2)는 사용자에 의해 직접 검사 위치에 배치될 수도 있고, 컨베이어 벨트와 같은 이송부(4)에 의해 이송되어 검사 위치에 배치될 수도 있다.
광원(10)에서 조사되어 글라스(2)의 일 측면으로 입사된 후, 광은 글라스(2) 내부에서 전반사하면서 타 측면 방향으로 이동할 수 있다(s53). 만약 글라스(2)의 표면에 불량이 존재한다면 이동하던 광은 불량에서 흡수되거나, 산란되거나 또는 반사될 수 있다(s54). 불량에서 산란 또는 반사된 광은 글라스(2)를 투과하여 글라스(2)의 상 방향으로 출사될 수 있다.
광이 글라스(2)의 상 방향으로 출사되면 제1 화상 촬영부(21) 및 제2 화상 촬영부(22)는 출사된 광을 수집하여 전기적 신호로 변환하고(s55), 제1 화상 촬영부(21) 또는 처리부(40)는 제1 화상 촬영부(21)에서 변환된 전기적 신호를 기초로 제1 화상(i11, i21)을 생성하고, 제2 화상 촬영부(22) 또는 처리부(40)는 제2 화상 촬영부(22)에서 변환된 전기적 신호를 기초로 제2 화상(i12, i22)을 생성할 수 있다(s56). 여기서 처리부(40)는 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)에 마련된 프로세서일 수도 있고, 글라스 표면 불량 검사 장치(1a)와 유선 통신 네트워크 또는 무선 통신 네트워크를 통해 연결된 워크 스테이션(46)일 수도 있다.
이어서 처리부(40)는 도 8b에 도시된 바와 같이 제1 화상(i11, i21) 및 제2 화상(i12, i22)에 불량이 존재하는지 판단할 수 있다(s60). 이 경우 처리부(40)는 제1 화상(i11, i21) 및 제2 화상(i12, i22)에서 주변과 색상이나 명도 등의 특성이 상이한 일 부분이 존재하는지 확인하고, 특성이 상이한 일 부분이 제1 화상(i11, i21) 및 제2 화상(i12, i22)에 존재하면 특성이 상이한 일 부분을 불량으로 판단할 수 있으며, 필요에 따라서 별도로 마련된 룩업 테이블 등을 이용하여 불량 판단용 데이터베이스를 더 열람하고 열람 결과를 기초로 제1 화상(i11, i21) 및 제2 화상(i12, i22)의 특성이 상이한 일 부분이 불량인지 아닌지 판단할 수도 있다. 만약 특성이 상이한 일 부분이 제1 화상(i11, i21) 및 제2 화상(i12, i22)에 존재하지 않으면 글라스(2) 표면에 불량이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다(s65).
만약 제1 화상(i11, i21) 및/또는 제2 화상(i12, i22)에 불량이 존재한다면 처리부(40)는 제1 화상(i11, i21)의 불량(m1, m3) 및 제2 화상(i12, i22)의 불량(m2, m4)이 서로 동일한지 상이한지 판단할 수 있다. 만약 제1 화상(i11)의 불량(m1) 및 제2 화상(i12)의 불량(m2)이 서로 동일하거나 유사하다면(s61), 처리부(40)는 불량을 이물질 등과 같은 불순물로 판단할 수 있다(s62). 반대로 제1 화상(i21)의 불량(m3) 및 제2 화상(i22)의 불량(m4)이 서로 상이하다면(s63), 처리부(40)는 불량을 스크래치로 판단할 수 있다(s64). 일 실시예에 의하면 처리부(40)는 제1 화상(i11, i21)의 불량(m1, m3)과 제2 화상(i12, i22)의 불량(m2, m4)의 크기, 폭, 명도, 농도 및 색상 등 다양한 기준 중 적어도 하나를 비교하여 제1 화상(i11, i21)의 불량(m1, m3)과 제2 화상(i12, i22)의 불량(m2, m4)을 비교할 수 있다.
글라스(2) 표면의 불량의 종류가 판단되면 글라스 표면 불량 검사 장치(1a) 또는 워크 스테이션(46)은 판단 결과를 화상 또는 사운드로 출력할 수 있다(s66).
이상 상술한 과정은 반복될 수 있다(s67). 이 경우 동일한 글라스(2)에 대해 상술한 과정이 반복 수행될 수도 있고, 상이한 글라스(3)에 대해 상술한 과정이 반복될 수도 있다. 상술한 과정을 반복하여 수행하기 전에 필요에 따라 광원(10)에서 조사된 광이 글라스(2) 측면으로만 입사되도록 가이드부(11)가 조절될 수도 있다. 또한 제1 촬영부(21) 및 제2 촬영부(22)가 사용자의 조작 등에 따라서 이동될 수도 있다.
1 : 피검체 표면 불량 검사 장치 2, 3 : 피검체(글라스)
5, 6, 7 : 프레임 10 : 광원
11 : 가이드부 20 : 촬영부
21 : 제1 촬영부 22 : 제2 촬영부
40 : 처리부 41 : 출력부
43 : 영상 처리부 44 : 화상 비교부
45 : 결과 처리부 46 : 워크 스테이션
47 : 표시부 48 : 입력부

Claims (20)

  1. 피검체의 일 측면에 배치되고 상기 피검체의 내부로 광을 조사하는 광원;
    상기 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제1 촬영부;
    상기 제1 화상 출력부와 상이한 위치에서 상기 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제2 촬영부;
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부에서 출력된 전기적 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하고 상기 제1 화상에 존재하는 불량 및 제2 화상에 존재하는 불량 사이의 차이에 따라서 상기 피검체에 존재하는 불량의 종류를 판단하는 처리부;를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬영부는 상기 피검체 표면에서 상 방향으로 출사되는 광을 수집하는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면에서 사선 방향으로 출사되는 광을 수집하는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 동일 또는 유사하면 상기 피검체의 불량을 불순물로 판단하는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 서로 상이하면 상기 피검체의 불량을 스크래치로 판단하는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬영부는 상기 피검체의 표면의 법선 방향에 배치되고, 상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면의 법선 방향으로부터 미리 결정된 사잇각으로 기울어져 배치되는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미리 결정된 사잇각은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같은 피검체 표면 불량 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는 상기 피검체의 중심을 기준으로 상기 광원이 배치된 방향의 반대 방향에 배치되는 피검체 표면 불량 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조사된 광을 가이드하여 상기 광원에서 조사된 광을 상기 피검체 측면으로만 입사시키는 가이드부;를 더 포함하는 글라스 표면 불량 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부는 이동 가능한 피검체 표면 불량 검사 장치.
  11. 피검체의 일 측면에 배치되는 광원, 피검체에서 출사되는 광을 수집하고 수집한 광을 상응하는 전기적 신호로 변환하는 제1 촬영부 및 제2 촬영부를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 장치를 이용한 피검체 표면 불량 검사 방법에 있어서,
    상기 광원이 상기 피검체의 내부로 광을 조사하는 광 조사 단계;
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부가 서로 상이한 위치에서 피검체의 불량에서 출사되는 광을 수집하는 수집 단계;
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부에서 출력된 전기적 신호를 기초로 제1 화상 및 제2 화상을 생성하는 화상 생성 단계; 및
    상기 제1 화상에 존재하는 불량 및 제2 화상에 존재하는 불량 사이의 차이에 따라서 상기 불량의 종류를 판단하는 판단 단계;를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 촬영부는 상기 피검체 표면에서 표면의 상 방향으로 출사되는 광을 수집하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면에서 사선 방향으로 출사되는 광을 수집하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 동일 또는 유사하면 상기 피검체의 불량을 불순물로 판단하는 단계를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는 상기 제1 화상의 불량 및 상기 제2 화상의 불량이 서로 상이하면 상기 피검체의 불량을 스크래치로 판단하는 단계를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 촬영부는 상기 피검체의 표면의 법선 방향에 배치되고, 상기 제2 촬영부는 상기 피검체 표면의 법선 방향에 대해 미리 결정된 사잇각으로 기울어져 배치되는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 미리 결정된 사잇각은 45도보다 크거나 같고, 90도보다 작거나 같은 피검체 표면 불량 검사 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는 상기 피검체의 중심을 기준으로 상기 광원이 배치된 방향의 반대 방향에 배치되는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 피검체 표면 불량 검사 장치는 상기 조사된 광을 가이드하는 가이드부를 더 포함하고,
    상기 광 조사 단계는 상기 광원에서 조사된 광이 상기 피검체 측면으로만 입사되도록 상기 가이드부를 조절하는 단계를 포함하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제1 촬영부 및 상기 제2 촬영부를 이동시키는 단계;를 더 포함하는 피검체 표면 불량 검사 방법.
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