KR20170056472A - System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system - Google Patents
System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170056472A KR20170056472A KR1020160151415A KR20160151415A KR20170056472A KR 20170056472 A KR20170056472 A KR 20170056472A KR 1020160151415 A KR1020160151415 A KR 1020160151415A KR 20160151415 A KR20160151415 A KR 20160151415A KR 20170056472 A KR20170056472 A KR 20170056472A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- camera
- illumination
- knife
- light
- line
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
- G01N21/8903—Optical details; Scanning details using a multiple detector array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
- G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
- G01N2021/8829—Shadow projection or structured background, e.g. for deflectometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
- G01N2021/8841—Illumination and detection on two sides of object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
- G01N2021/8848—Polarisation of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
- G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/8901—Optical details; Scanning details
- G01N2021/8908—Strip illuminator, e.g. light tube
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
- G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
- G01N2021/8924—Dents; Relief flaws
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
관련 출원Related application
본 출원은, 2015년 11월 13일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS ON A SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM"인 공동 계류 중인 미국 가출원 일련 번호 62/255,360, 2015년 12월 31일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS ON A SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM"인 미국 가출원 일련 번호 62/274,094, 및 2016년 10월 5일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS ON A SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM"인 미국 가출원 일련 번호 62/404,431의 이익을 청구하고, 이들 문헌 각각은 전체 내용이 본 명세서에 명시적으로 병합된다. This application claims the benefit of US Provisional Application No. 62 / 255,360, filed November 13, 2015, entitled " SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION DEFECTS ON SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM & US Provisional Application Serial No. 62 / 274,094 entitled " SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS ON A SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM ", filed October 5, 2016, entitled "SYSTEM AND US Provisional Serial No. 62 / 404,431 entitled " METHOD FOR DETECTING DEFECTS ON A SPECULAR SURFACE WITH A VISION SYSTEM ", each of which is expressly incorporated herein by reference in its entirety.
기술 분야Technical field
본 발명은 물체의 표면을 검사하는 머신 비전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스페큘러 표면(specular surface: 거울 같은 표면)을 검사하는 비전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a machine vision system for inspecting the surface of an object, and more particularly to a vision system for inspecting a specular surface.
본 명세서에서, "비전 시스템"이라고도 언급되는 머신 비전 시스템은 제조 환경에서 여러 작업을 수행하는데 사용된다. 일반적으로, 비전 시스템은 제조되는 물체를 포함하는 장면의 그레이스케일 또는 컬러 이미지를 취득하는 이미지 센서(또는 "이미저(imager)")를 갖는 하나 이상의 카메라로 구성된다. 물체의 이미지는 사용자 및 연관된 제조 프로세스에 데이터/정보를 제공하기 위해 분석될 수 있다. 이미지에 의해 생성된 데이터는 일반적으로, 특수 목적용일 수 있는 하나 이상의 비전 시스템 프로세서 내 비전 시스템에 의해, 또는 일반 목적 컴퓨터(예를 들어. PC, 랩탑, 태블릿 또는 스마트폰) 내에서 인스턴스화된(instantiated) 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션(들)에 의해 분석되고 처리된다. 비전 시스템에 의해 수행되는 작업의 일부 유형은 고정 표면 또는 이동 표면, 예를 들어, 컨베이어 또는 이동 스테이지(motion stage)(이동 수단)의 표면과 물체를 검사하는 것을 포함할 수 있다. Herein, a machine vision system, also referred to as a "vision system" is used to perform various tasks in a manufacturing environment. Generally, a vision system consists of one or more cameras having an image sensor (or "imager") that acquires a grayscale or color image of a scene that contains the object being manufactured. An image of the object may be analyzed to provide data / information to the user and associated manufacturing process. The data generated by the image is typically generated by a vision system in one or more vision system processors, which may be a special purpose application, or by a visualization system instantiated in a general purpose computer (e.g., a PC, laptop, tablet or smart phone) instantiated) by one or more software application (s). Some types of work performed by the vision system may include inspecting a fixed surface or moving surface, e.g., a surface of a conveyor or a moving stage (moving means) and an object.
스페큘러 표면 외장(finish)을 갖는 물체에 표면 검사를 수행하는 것은 비전 시스템에 문제를 제기할 수 있다. 일반적으로, 이러한 표면으로부터의 반사는 주변 표면에 비해 작은 영역에 걸쳐 경사(slope)의 차이가 작아서, 카메라에 입사하는 큰 볼륨의 반사 광에 의해 없어져 보여서, 결함과 표면 불완전성(예를 들어, 작은 구멍(crater)/골(valley) 및/또는 돌출부(bump)/마루(hill))을 야기할 수 있다. 스페큘러 표면에서 표면 불완전성을 발견하고자 시도하는 하나의 기술은, 물체로 사영(projected)되는 조명 광이 대물 렌즈에서 수집되지 않는, 어두운 조명 영역을 사용하는 것이다. 이것은 광을 산란시키는 임의의 표면 불완전성을 하이라이트하는 기능을 한다. 그러나, 이 기술은, 예를 들어 물체와 카메라 조립체 사이에 상대적으로 이동이 있는 환경에서 설치하고 사용하는 것으로 제한된다. Performing surface inspection on objects with specular surface finishes can pose problems for vision systems. In general, the reflection from such a surface is small due to the small difference in slope over a small area relative to the surrounding surface, which is lost due to the large volume of reflected light incident on the camera, resulting in defects and surface imperfections (e.g., (E.g., small craters / valleys and / or bumps / hills). One technique that attempts to detect surface imperfection on a specular surface is to use a dark illumination area where illumination light projected into the object is not collected at the objective lens. This serves to highlight any surface imperfections that scatter light. However, this technique is limited to being installed and used in, for example, an environment in which there is relative movement between the object and the camera assembly.
본 발명은, 조명되는 스페큘러 표면으로부터 미리 결정된 정도의 경사 값으로 반사된 광선을 효과적으로 차단하고, 상이한 경사로 편향된 광선이 비전 시스템 카메라 센서에 도달하게 하는 물리적 나이프-에지 구조(knife-edge structure)를 광학 경로 내에 형성하도록, 카메라 개구(aperture) 또는 외부 디바이스를 설정하는 나이프-에지 기술을 사용하여 스페큘러 표면 상의 스페큘러 표면 결함을 검출하고 이미징하는 시스템 및 방법을 제공하는 것에 의해 종래 기술의 단점을 극복한다. 일 실시예에서, 상기 조명은 검사되는 표면의 구역을 초과하는 영역에서 조명기(illuminator)를 빠져 나와 상기 표면의 구역으로 수렴하도록 광학기기에 의해 집광(condensed)된다. 광은 (스페큘러) 구역에 의해 반사되고, 카메라의 입구 개구 근처 스팟(spot)으로, 또는 카메라 내 개구 조리개(aperture stop)(예를 들어, 조절가능한 조리개(iris)) 상의 스팟으로 계속 수렴한다. 어느 위치에서든, 상기 표면의 편평한 부분으로부터 반사된 광은 상기 나이프-에지 또는 개구 조리개에 의해 대부분 차단된다. 상기 결함의 경사진 부분으로부터 반사되는 광은, 역으로, 대부분 입구 개구로 반사된다. 조명 빔은 카메라의 광축에 대해 각이 져 있어서, 검사되는 표면에 대해 적절한 입사 각도를 제공한다. 예시적으로, 상기 조명기는 편광된 광을 물체의 표면으로 전달하는 선형 편광기를 포함할 수 있다. 상기 물체는 다층화되어 있을 수 있고, (예를 들어, 편광 층)을 포함할 수 있다. 상기 편광된 광은 상기 표면으로부터 카메라 센서/카메라 광학기기에 있는 교차된 편광기로 반사된다. 예시적으로, 상기 표면은 고정되어 있고 2D 센서 어레이에 의해 취득될 수 있거나 또는 상기 표면은 라인 스캔 카메라의 라인 스캔 센서를 구비할 수 있는 상기 카메라에 대해 상대적으로 움직일 수 있다. The present invention provides a physical knife-edge structure that effectively blocks light reflected at a predetermined degree of inclination from an illuminated specular surface and allows differently obliquely deflected rays to reach the vision system camera sensor SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a system and method for detecting and imaging specular surface defects on a specular surface using a knife-edge technique for setting a camera aperture or an external device to form within an optical path. Overcome. In one embodiment, the illumination is condensed by the optics to exit the illuminator and converge into the area of the surface in areas exceeding the area of the surface being examined. The light is reflected by the (specular) zone and continues to converge to a spot near the entrance aperture of the camera or to a spot on the aperture stop (e.g., adjustable iris) in the camera . At any position, light reflected from the flat portion of the surface is mostly blocked by the knife-edge or aperture stop. The light reflected from the inclined portion of the defect is, conversely, mostly reflected to the entrance opening. The illumination beam is angled with respect to the optical axis of the camera, providing an appropriate angle of incidence for the surface to be inspected. Illustratively, the illuminator may include a linear polarizer that transmits polarized light to the surface of the object. The object may be multi-layered and may comprise (e.g., a polarizing layer). The polarized light is reflected from the surface to an intersected polarizer in the camera sensor / camera optics. Illustratively, the surface is stationary and may be acquired by a 2D sensor array, or the surface may be movable relative to the camera, which may include a line scan sensor of a line scan camera.
예시적인 실시예에서, 물체의 스페큘러 표면의 결함을 이미징하는 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 표면은, 이미지 센서와 광학기기를 구비하고 광축을 구비하는 비전 시스템 카메라에 의해 이미징된다. 조명기 조립체는 구조화된 광 빔을 상기 광축과 평행하지 않는 미리 결정된 각도로 상기 표면으로 사영한다. 나이프-에지 요소는 상기 광학기기와 연관되고, 상기 광학기기의 최대 시야(field of view)의 일부를 가변적으로 폐색(occlude)한다. 상기 나이프-에지 요소와 상기 미리 결정된 각도는, 상기 광학기기를 통해 상기 센서로 반사된 광이 실질적으로 상기 표면의 결함 특징부의 경사진 마루와 골 또는 잔물결형상(ripple)과 물결형상(waviness)으로부터 전달되고, 상기 경사진 결함 특징부를 둘러싸는 반사된 광이 상기 나이프-에지 요소에 의해 폐색되도록, 각각 설정된다. 예시적으로, 상기 나이프-에지 요소는 상기 광학기기 내 가변 개구를 포함하고, 상기 미리 결정된 각도는 편평한 표면으로부터 표면 기형(surface deformity)의 경사와 연관된다. 실시예에서, 상기 센서는 2D 센서이고, 상기 물체는 상기 카메라에 대해 고정되어 있다. 대안적으로, 상기 센서는 라인 스캔 카메라 배열을 구비하고, 상기 물체는 상기 카메라에 대해 움직이고, 상기 조명기 조립체는 조명 라인을 상기 표면 상으로 사영한다. 라인 조명기를 사용하면, 이동 부분을 검사하고, 2D 센서로부터 단일 이미지에 의해 커버되는 영역을 훨씬 초과하는 부분을 검사할 수 있다. 실시예에서, 가시광에 더하여 조명은, 실질적으로 IR(적외선) 또는 근-IR(적외선) 파장 범위를 구비하고, 상기 물체는 반사 방지 코팅 및/또는 편광 층을 포함하는 층을 구비할 수 있고 - 이 경우에 상기 조명은 편광될 수 있고, 상기 광학기기는 편광된 필터를 포함한다. 비-제한적인 예로서, 상기 물체는 AMOLED 디스플레이일 수 있고, 상기 편광 층은 1/4λ 지연기(retarder)이고, 상기 편광된 필터는 교차된 편광된 필터를 구비한다. 상기 조명기는 조명을 편광시키는 편광기를 포함할 수 있고, 상기 광학기기는 편광 필터를 포함한다. 상기 조명 소스는 상기 나이프-에지 구조 근처 지점 쪽으로 수렴하는 집광된 빔을 형성할 수 있다. 상기 나이프-에지 구조는 상기 광학기기의 전방 광학 경로에 (광학기기와 물체 사이에) 위치된 외부 구조를 구비할 수 있다. 예시적으로, 상기 조명기 조립체는 상기 비전 시스템 카메라의 광축에 존재하는 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 광을 사영하여, 상기 조명기 조립체로부터 오프-축 조명(off-axis illumination)이 상기 광축과 일치하는 물체 표면으로 사영되게 한다. 다른 실시예에서, 상기 조명기 조립체는 복수의 조명 소스를 구비하고, 각 조명 소스는 광을 상기 비전 시스템 카메라의 광축에 각각 존재하는 각 빔 스플리터로 사영하여, 각 조명 소스로부터 오프-축 조명이 각 상기 빔 스플리터에 의해 상기 광축과 일치하는 상기 물체 표면으로 각각 사영되게 한다. In an exemplary embodiment, a system and method for imaging defects on the specular surface of an object are provided. The surface is imaged by a vision system camera having an image sensor and optical equipment and having an optical axis. The fixture assembly projects the structured light beam onto the surface at a predetermined angle that is not parallel to the optical axis. The knife-edge element is associated with the optical device and variably occludes a portion of the maximum field of view of the optical device. Wherein the knife-edge element and the predetermined angle are such that the light reflected by the sensor through the optics substantially deviates from a sloped floor and bony or ripple and waviness of the defect feature of the surface. And the reflected light surrounding the inclined defect feature is blocked by the knife-edge element, respectively. Illustratively, the knife-edge element comprises a variable aperture in the optics, and the predetermined angle is associated with a gradient of surface deformity from a flat surface. In an embodiment, the sensor is a 2D sensor, and the object is fixed relative to the camera. Alternatively, the sensor has a line scan camera array, the object moves relative to the camera, and the illuminator assembly projects an illumination line onto the surface. Using a line illuminator, it is possible to inspect the moving part and inspect a portion far beyond the area covered by the single image from the 2D sensor. In an embodiment, the illumination in addition to visible light has a substantially IR (infrared) or near-IR (infrared) wavelength range, and the object may comprise a layer comprising an anti-reflective coating and / In this case the illumination may be polarized, and the optics comprise a polarized filter. As a non-limiting example, the object may be an AMOLED display, the polarizing layer is a 1/4? Retarder, and the polarized filter has crossed polarized filters. The illuminator may include a polarizer that polarizes the illumination, and the optical device includes a polarizing filter. The illumination source may form a focused beam that converges towards a point near the knife-edge structure. The knife-edge structure may have an external structure located in the front optical path of the optical device (between the optical device and the object). Illustratively, the illuminator assembly projects light through a beam splitter present in the optical axis of the vision system camera such that off-axis illumination from the illuminator assembly coincides with the optical axis To be projected onto the surface of the object. In another embodiment, the fixture assembly includes a plurality of illumination sources, each of which projects light with a respective beam splitter, each beam present in the optical axis of the vision system camera, so that off- And projected onto the surface of the object coincident with the optical axis by the beam splitter.
예시적으로, 상기 나이프 에지 요소는 상기 광축에 위치된 상기 광학기기 내에 엄폐 구조(occulting structure)를 구비할 수 있다. 상기 엄폐 구조는 상기 광학기기의 전방에 인접하게 제공된 마스크(mask) 부재에 존재한다. 상기 엄폐 구조는 상기 특징부와 연관된 산란된 광을 선택적으로 개선하거나 억압하도록 배열될 수 있다. 상기 엄폐 구조는 신장 방향(elongation direction)으로 상기 광학기기에 걸쳐 연장하는 라인을 구비할 수 있고, 상기 광학기기에 포커싱된(focused) 조명 스팟의 사이즈에 대해 신장 방향과 횡방향으로 폭을 구비할 수 있다. 상기 신장 방향은 상기 특징부의 배향에 의해 한정될 수 있다. 상기 마스크 부재는 상기 라인과 상기 불투명한 구역 사이에 선형 개구를 갖는 상기 라인의 대향하는 측면(opposing sides)들 각각에 불투명한 주변 구역을 포함할 수 있다. 상기 엄폐 구조는, 상기 특징부들 중 하나 이상의 특징부의 사이즈에 대한 직경을 가지는, 상기 광축에 대략 센터링된 원형 디스크를 포함할 수 있다. 환형 구역은 상기 디스크를 둘러싸고, 상기 환형 구역의 내부 주변과 상기 디스크 사이에 환형 개구를 구비할 수 있다. 상기 환형 구역은 산란된 광을 억압하도록 배열될 수 있다. 예시적으로, 상기 마스크 부재는 스냅 결합식 또는 나사 결합식 렌즈 커버, 상기 광학기기의 전방에 배치된 아플리케(applique), 및 상기 광학기기에 위치된 가변-패턴의 전기-광학 메커니즘 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 실시예에서, 상기 배열은 상기 광학기기와 함께 위치된 제1 편광기, 및 상기 조명기 조립체와 함께 위치된 제2 편광기를 포함할 수 있다. Illustratively, the knife edge element may have an occulting structure in the optic positioned on the optical axis. The cover structure is present in a mask member provided adjacent to the front of the optical apparatus. The cover structure may be arranged to selectively enhance or suppress scattered light associated with the feature. The cover structure may comprise a line extending across the optic in an elongation direction and having a width in the stretching direction and a width transverse to the size of the focused spot of light in the optic . The stretching direction may be defined by the orientation of the feature. The mask member may include opaque peripheral zones in opposing sides of the line having a linear opening between the line and the opaque zone. The cover structure may include a circular disc that is approximately centered on the optical axis, having a diameter for the size of one or more of the features. An annular zone surrounds the disc and may have an annular opening between the inner periphery of the annular zone and the disc. The annular zone may be arranged to suppress scattered light. Illustratively, the mask member comprises at least one of a snap-on or screw-on lens cover, an applique disposed in front of the optics, and a variable-pattern electro-optic mechanism located in the optics . In an embodiment, the arrangement may comprise a first polarizer positioned with the optics, and a second polarizer positioned with the fixture assembly.
본 발명의 아래 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다.
도 1은, 결함을 갖는 예시적인 고정된 물체 표면의 이미지를 취득하는 2D 픽셀 어레이를 구비하는 카메라를 구비하고, 물체의 스페큘러 표면 상의 표면 기형 결함 특징부를 분석하도록 배열된, 조명기와 개구 제어부를 포함하는 예시적인 비전 시스템을 도시하는 도면;
도 2는, 결함을 갖는 예시적인 이동 물체 표면의 이미지를 취득하는 라인-스캔(1D) 픽셀 어레이를 구비하는 카메라를 구비하고, 물체의 스페큘러 표면 상의 표면 기형 결함 특징부를 분석하도록 배열된, 조명기와 개구 제어부를 포함하는 예시적인 비전 시스템을 도시하는 도면;
도 3은 도 1 또는 도 2의 배열에 따라 표면 상의 표면 기형 특징부를 분석하기 위해 나이프-에지 효과를 적용하는 것을 도시하는 도면;
도 4는, AMOLED 디스플레이 방식으로 예시적인 편광 층을 포함하는 복수의 층을 포함하도록 구성되고 적어도 하나의 층 내에 마루와 골 결함 특징부를 포함하는 예시적인 물체를 스캔하는, 도 2의 비전 시스템 배열을 도시하는 도면;
도 5는, 조명 광의 광학 경로와, 마루 결함 특징부에서 반사되어 취득된 광의 광학 경로를 도시하는, 도 4의 비전 시스템 배열과 예시적인 스캔된 물체의 측면도;
도 6은, 조명 광의 광학 경로와, 골 결함 특징부에서 반사되어 취득된 광을 도시하는, 도 4의 비전 시스템 배열과 예시적인 스캔된 물체의 측면도;
도 7은 예시적인 실시예에 따라 카메라 및 광학기기와 연관하여 외부 나이프-에지 구조를 사용하는 것을 도시하는 비전 시스템 배열의 측면도;
도 8은, 추가적인 실시예에 따라 복수의 조명 소스 및 연관된 나이프-에지 조립체를 도시하는, 비전 시스템 배열과 예시적인 스캔된 물체의 측면도;
도 9 및 도 10은, 하나의 조명기와 2개의 조명기를 각각 사용하고, 카메라의 광축과 일치하는 오프-축 조명을 제공하기 위해 빔 스플리터를 포함하는, 도 1의 설명에 따라 동작하는 비전 시스템을 도시하는 도면;
도 11은 본 명세서의 실시예에 따라 비전 시스템을 사용하여 주변 표면에 섀도우그래프 형태로 각각 디스플레이된 가시적인 결함 특징부를 갖는 예시적인 물체 표면의 이미지를 도시하는 도면;
도 12는 일 실시예에 따라 오프-축 조명과 나이프-에지 배열을 사용하여 물체의 스페큘러 표면 상의 물결형상을 결정하는 과정의 흐름도;
도 13 내지 도 15는 평활한 표면 특징부와 물결형상 표면 특징부의 조합, 물결형상 표면 특징부, 및 평활한 표면 특징부로부터의 응답을 각각 도시하는 이미지 세기의 예시적인 히스토그램을 도시하는 도면;
도 16은 일 실시예에 따라 표면의 라인을 조명하고 스캔하는 조명기와 이미지 센서의 예시적인 광학적 배열을 도시하는 도면;
도 17은 도 16의 도면의 사시도;
도 18은 카메라의 광학기기 조립체의 전방에 위치되거나 또는 이 광학기기 조립체 내에 위치된 고정되거나 또는 가변적인 필터 요소를 포함하는 마스크 형태의 나이프-에지 요소를 사용하는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 비전 시스템 카메라와 조명기를 도시하는 도면;
도 19는 선형 개구 내에 예시적인 불투명한 중심 라인을 구비하는 도 18의 예시적인 카메라에 사용되는 마스크의 정면도;
도 20은 광학기기 조립체의 중심에 예시적인 원형 디스크 요소를 구비하는 마스크의 정면도;
도 21 내지 도 25는 예시적인 불투명한 디스크 요소와 외부 환형 요소를 도시하는 각 정면도로서, 이들 요소는 환형 개구로 분리되어 있고 각 요소는 미리 결정된 직경을 구비하는 것을 도시하는 각 정면도;
도 26은, 물체 상에 물결형상 표면 상세를 도시하는, 마스크를 갖는 도 18의 비전 시스템 카메라와 조명기 배열에 의해 이미징된 예시적인 물체(예를 들어, 터치 스크린 표면)의 이미지;
도 27은, 터치 스크린 표면에 추가적인 미세 상세를 도시하는, 도 18의 비전 시스템 카메라와 조명기 배열(예를 들어, 센서 어레이)에 의해 이미징된 도 26의 예시적인 물체의 이미지를 도시하는 도면; 및
도 28은, 도 27에 도시된 센서 어레이의 매우 정밀한 상세를 도시하는, 도 18의 비전 시스템 카메라와 조명기 배열에 의해 이미징된 도 26의 예시적인 물체의 이미지를 도시하는 도면. The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an illuminator and an aperture controller, arranged to analyze a surface defective feature on a specular surface of an object, comprising a camera with a 2D pixel array for capturing an image of an exemplary fixed object surface with a defect ≪ RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of an illumination system including a camera with a line-scan (1D) pixel array that acquires an image of an exemplary moving object surface with defects and is arranged to analyze surface defective features on the specular surface of the object, And an aperture control; FIG.
FIG. 3 illustrates application of a knife-edge effect to analyze surface features on a surface in accordance with the arrangement of FIG. 1 or FIG. 2; FIG.
Figure 4 shows a vision system arrangement of Figure 2 that is configured to include a plurality of layers including an exemplary polarizing layer in an AMOLED display manner and that scans an exemplary object that includes floor and bone defect features in at least one layer, A drawing;
5 is a side view of the vision system arrangement of FIG. 4 and an exemplary scanned object, showing the optical path of the illumination light and the optical path of the light reflected and acquired by the floor defect feature;
Figure 6 is a side view of the vision system arrangement of Figure 4 and an exemplary scanned object, showing the optical path of the illumination light and the light reflected and acquired by the bone defect feature;
FIG. 7 is a side view of a vision system arrangement showing the use of an external knife-edge structure in connection with a camera and an optical apparatus, in accordance with an exemplary embodiment; FIG.
8 is a side view of an exemplary scanning object and a vision system arrangement showing a plurality of illumination sources and associated knife-edge assemblies in accordance with a further embodiment;
Figures 9 and 10 illustrate a vision system operating in accordance with the description of Figure 1, including a beam splitter, using one illuminator and two illuminators, respectively, to provide off-axis illumination consistent with the camera ' A drawing;
11 illustrates an image of an exemplary object surface having visible defect features each displayed in shadow graph form on a peripheral surface using a vision system in accordance with an embodiment of the present disclosure;
12 is a flow diagram of a process for determining a wavy shape on an specular surface of an object using off-axis illumination and a knife-edge arrangement in accordance with one embodiment;
Figs. 13-15 illustrate exemplary histograms of image intensities, each showing a response from a combination of a smooth surface feature and a wavy surface feature, a wavy surface feature, and a smooth surface feature;
16 is a diagram illustrating an exemplary optical arrangement of an image sensor and an illuminator that illuminates and scans a line of a surface in accordance with one embodiment;
FIG. 17 is a perspective view of the view of FIG. 16; FIG.
18 illustrates an exemplary vision according to an exemplary embodiment using a mask-shaped knife-edge element located in front of, or within, the optical instrument assembly of the camera or comprising a fixed or variable filter element positioned within the optical instrument assembly. A system camera and a fixture;
19 is a front view of a mask used in the exemplary camera of Fig. 18 having an exemplary opaque centerline within a linear aperture; Fig.
Figure 20 is a front view of a mask having an exemplary circular disk element in the center of the optics assembly;
Figs. 21-25 are front elevational views, respectively, of an exemplary opaque disk element and an outer annular element, wherein these elements are separated by an annular opening and each element has a predetermined diameter; Fig.
26 illustrates an image of an exemplary object (e.g., a touch screen surface) imaged by the vision system camera and the arrangement of the illuminator of FIG. 18 having a mask, showing the wavy surface detail on the object;
Figure 27 illustrates an image of the exemplary object of Figure 26 imaged by the vision system camera and the illuminator arrangement (e.g., sensor array) of Figure 18, showing additional fine detail on the touch screen surface; And
28 illustrates an image of the exemplary object of FIG. 26 imaged by the vision system camera and illuminator arrangement of FIG. 18, showing very precise details of the sensor array shown in FIG. 27;
I. 시스템 개요 I. System Overview
도 1은 고정된 비전 시스템 카메라(120)에 대해 위치된 고정된 스페큘러 물체(110)를 장면이 포함하는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 비전 시스템 배열(100)을 도시한다. 이 실시예에서, 비전 시스템 카메라(120)는 (예를 들어) 직사각형 배열로 N X M 픽셀 어레이를 포함하는 2차원(2D) 이미지 센서(S)를 포함한다. 카메라는 임의의 허용가능한 렌즈 조립체(예를 들어, C-마운트, F-마운트 또는 M12 베이스를 갖는 렌즈)를 포함할 수 있는 광학기기 패키지(OC)를 포함한다. 이 실시예에서, 렌즈는 사용자 또는 다른 외부 제어기가 (아래에 더 설명된 바와 같이) 적절한 개구 설정(setting)(124)을 입력할 수 있는 수동 또는 자동화된 개구 제어부 - 예를 들어, 가변 조리개 - 를 포함한다. 센서(S)와 광학기기(OC)는 집합적으로 물체(110)의 일반화된 표면 평면에 일반적으로 법선인 광축(OA)을 구비한다. 배열(100)은 (예를 들어, 광학기기(OI)에 의해) 시준된 광 빔(132)을 표면(110)으로 사영하는 조명기(130)를 포함한다. 빔(132)은, 일 실시예에서 물체에 대부분 유지되고 나머지 장면으로 연장되는 것을 회피하도록 적응된다. 빔(132)은 물체(110)의 스페큘러 표면의 일반화된 평면에 대해 각도(A)로 배향된다. 이 각도는 평면 법선(N)에 수직이지 않다(일반적으로 예각이다). 이 법선(N)은 일반적으로 카메라 광축(OA)과 평행하다. FIG. 1 illustrates an exemplary
도시된 바와 같이, 물체(110)의 표면은, 후술된 배열과 기술을 사용하여 효과적으로 이미징되는 아래쪽으로 들어간 골("구멍"이라고도 언급된다) 또는 위쪽으로 돌출하는 마루(아래쪽으로)("돌출부"라고도 언급된다)를 구비할 수 있는 결함 특징부(140)를 포함한다. 조명된 장면과 물체(110)로부터 이미지 데이터(140)는 예시적인 실시예에서 비전 시스템 프로세서(150)로 전달된다. 프로세서(150)는 카메라 조립체들 중 하나 이상에 직접 통합되거나, 또는 도시된 바와 같이, 적절한 유저 인터페이스(예를 들어, 마우스(162), 키보드(164)) 및 디스플레이 기능(스크린 및/또는 터치스크린(166))을 구비하는 별개의 컴퓨팅 디바이스(160)에 위치될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(160)는, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 자명할 수 있는, 서버, PC, 랩탑, 태블릿, 스마트폰 또는, 연관된 메모리를 갖는 특히 특수-목적의 처리 디바이스, 네트워킹 장치, 데이터 저장매체, 등을 포함할 수 있다. As shown, the surface of the
비전 시스템 프로세스(프로세서)(150)는 여러 기능성 소프트웨어 프로세스와 모듈을 포함할 수 있다. 프로세스/모듈은 카메라/센서와 (조명 제어 정보(170)를 통해) 조명기(130)의 여러 파라미터를 제어하는 제어기(152)를 포함할 수 있다. 비전 시스템 프로세스(프로세서)(150)는 특징부 검출기(예를 들어, 에지 검출기, 코너 검출기, 블랍 도구(blob tool) 등)와 같은 여러 비전 도구(152)를 더 포함한다. 이들 도구는, 이미지의 표면 특징부를 분석하고, 후술된 조명과 광학적 조건 하에서 (예를 들어) 결함 특징부(140)를 찾아내는데 사용된다. 비전 시스템 프로세서는 표면에서 결함을 찾아내 식별하는 여러 도구(154)를 사용하는 결함 파인더/발견 모듈(156)을 더 포함한다. 결함은 정량화되어 적절한 정보(172)가 처리 프로세스(예를 들어, 부분 제거 및 알람 프로세스)(174)로 전달될 수 있다. The vision system process (processor) 150 may include various functional software processes and modules. The process / module may include a
아래에 더 설명된 바와 같이, 카메라(120)는 여러 실시예에서 (광학 경로 내에) 편광 필터(P)를 포함할 수 있다. 편광된 광 빔을 표면으로 전달하기 위해 조명기에 다른 필터(PI)가 제공될 수 있다. As described further below, the
도 2를 참조하면, 비전 시스템 배열(200)이 도시되고, 여기서 스페큘러 표면을 갖는 예시적인 물체(200)가 이미징된 장면을 통해 이동 방향(화살표 M)을 따라 지향된다. 예시적으로, 물체는 이동 스테이지 또는 컨베이어를 포함할 수 있는 이동 수단(212)에 의해 이동된다. 카메라(220)는 이 실시예에서 센서(S1)와 광학기기(OC1)를 포함한다. 예시적으로, 센서(S1)는 이 실시예에서 1D 픽셀 어레이로 (또는 하나의 픽셀 행이 어드레스된 2D 어레이로) 배열되어, 라인 스캔 카메라를 구비한다. 일 실시예에서, 카메라는 2D 픽셀 어레이의 하나 이상의 라인을 판독하도록 동작할 수 있다. 이러한 배열에서, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 자명할 수 있는 시간 영역 기술이 여러 라인으로부터 오는 픽셀 정보를 단일 이미지로 결합하는데 사용된다. 따라서, 이미저를 순차적으로 판독하면서 물체를 기계적으로 스캔하여 이 부분에 대해 점진적으로 스캔된 이미지를 형성할 수 있다. 따라서 이미지의 크기는 이미징 시스템 또는 검출기의 높은 콘트라스트(contrast) 영역을 훨씬 더 초과할 수 있다. 대안적인 실시예에서 이미징/조명 시스템은 이 부분이 고정되어 유지되는 동안 하나의 유닛으로 스캔될 수도 있는 것으로 이해된다. 따라서, 라인-스캔은, 높은-콘트라스트가 스팟 또는 구역에 포커싱된 도 1의 고정된 배열과는 대조적으로, 제한 없는 사이즈의 영역에 걸쳐 높은 콘트라스트를 종종 제공할 수 있다. 그러나, 이동하는 물체 배열과 고정된 물체 배열은 특정 응용에서 잇점을 제공한다. Referring to FIG. 2, a
광학기기(OC1)는 전술된 바와 같이 개구 제어부(224)를 포함한다. 장면은 광의 라인(232)을 물체(210)의 장면과 표면으로 예시적으로 사영하는 조명기(230)에 의해 조명된다. 특히, 라인은 센서 픽셀 어레이의 연장 방향과 평행하고 이동 방향(M)과 직교하게 연장된다. 카메라 센서(S1)와 광학기기(OC1)의 광축(OA1)은 물체의 일반화된 표면 평면에 일반적으로 수직/법선이고, 광의 사영된 "팬(fan)"은 표면 평면 법선(N1)에 대해 수직이 아닌 각도(예각)(A1)로 배향된다. 카메라는 스캔 라인의 시퀀스 형태로 이미지 데이터(240)를 비전 시스템 프로세스(프로세서)(250)로 전달한다. 프로세스(프로세서)는 전술된 프로세스(프로세서)(150)(도 1)와 유사하게 동작한다. 이 실시예에서, 이동 수단은 또한 (예를 들어, 인코더 클릭 또는 펄스 형태의) 이동 정보(242)를 프로세스(프로세서)(250)로 전달한다. 이 정보는 (예를 들어, 각 펄스와 연관된 이동 방향(M)으로 미리 결정된 물리적 이동 증분에 기초하여) 물체의 물리적 좌표 공간에 대해 각 스캔 라인을 정합(register)시키는데 사용된다. 이에 의해 프로세스(프로세서)(250)는 1D 픽셀 라인의 시리즈로부터 물체의 2D 이미지를 구성할 수 있다. 프로세스(프로세서)(250)는 적절한 처리 디바이스(미도시된 것이지만, 상기 디바이스(160)와 유사할 수 있다)의 일부일 수 있다. 프로세스(프로세서)(250)는 또한 조명 제어(270)를 제공하고, 이미저와 조명 제어부(252), 비전 시스템 도구(254), 및 결함 파인더(256)의 동작에 기초하여 물체 표면에 대한 적절한 결함 정보를 전달한다. 이들 요소는 전술된 프로세스(프로세서)(150)(도 1)의 동작과 유사하게 동작한다. 카메라 광학기기는 편광기(P1)를 포함할 수 있고, 또한 조명기(230)는 편광기를 포함할 수 있고, 이들의 기능은 아래에서 더 후술된다. The optical device OC1 includes an
일 실시예에서, 조명기는 LED-구동식, 섬유 광학 조명기 또는 임의의 다른 허용가능한 조명기를 구비할 수 있다. 어느 배열이든, 광은 특히 가시광, IR 또는 근 IR로 제공될 수 있다. 여러 실시예에서, 물체와 카메라 사이가 상대적으로 이동하는 것은 물체를 이동시키는 것에 의해, 카메라를 이동시키는 것에 의해, 또는 물체와 카메라를 모두 이동시키는 것에 의해 달성될 수 있는 것으로 이해된다. 이 이동은 선형이거나 또는 아치형일 수 있다. In one embodiment, the illuminator may comprise an LED-driven, fiber optic illuminator or any other acceptable illuminator. In either arrangement, the light may be provided in particular as visible light, IR, or near IR. In various embodiments, it is understood that relative movement between an object and a camera may be achieved by moving the object, by moving the object, or by moving both the object and the camera. The movement may be linear or arcuate.
II. 광학적 관계 II. Optical relationship
구멍 결함과 마루 결함과 같은 표면 기형을 포함하는 스페큘러 표면을 갖는 물체의 이미지를 취득하는 설명된 2개의 예시적인 배열(100 및 200)을 사용하여, 여러 예시적인 표면과 연관된 시스템의 동작이 이제 보다 상세히 설명된다. 다음 설명은 두 배열에 관한 것이다. 도 3에서 예시적인 (개략적인) 배열(300)에 도시된 바와 같이, 마루(312)와 골(314)을 포함하는 예시적인 표면(310)은 수직이 아닌 각도로 배향된 광 소스에 의해 조명된다. 조명기(320)는 표면(310)에 조명되는 스팟에 의해 (폭(IS)으로 표시된) 영역을 일반적으로 초과하는 (폭(IA)으로 표시된) 영역을 형성한다. 이 조명된 스팟 또는 표면은 마루와 골을 포함할 수 있는 검사되는 구역이다. 조명기(320)에서 (종래의 것일 수 있는) 적절한 집광 광학기기에 기초하여 스팟으로 수렴하는 것에 의해 조명되는 광선(322)과 반사된 광선(324)은 카메라의 입구 개구 부근 스팟(326)으로 또는 카메라 내 개구 조리개 상의 스팟(326)으로 계속 수렴한다. 어느 위치에서든, 표면으로부터 반사된 광은 기본적으로 나이프-에지 구조(330) 및/또는 개구 조리개(예를 들어, 가변 렌즈 조리개)에 의해 차단된다. 카메라 광축(342)과 조명 빔이 서로에 대해 및 표면(310)에 대해 상대적으로 틸팅(tilt)된 것에 기초하여, 마루 결함과 골 결함(광선(344))의 경사진 부분으로부터 반사되는 광은 나이프-에지 구조(330)를 지나, 광학기기(340)의 입구 개구로 대부분 반사되어 센서(350)에 도달된다. 각 결함의 대향하는 경사면들에서의 광은 입구 개구/광학기기(340)로부터 및/또는 나이프-에지 구조(330)(광선(360))로 완전히 반사된다. Using the two illustrated
표면(310) 구역에서 발생하는 이미지(370)는 이미징된 마루(372)가 (마주하는 경사면으로부터 입사하는 광선(344)에 기초하는) 하나의 절반에서는 밝고, 반대쪽 경사면으로부터 차단된 광선(360)에 기초하는) 다른 절반에서는 어두운, 섀도우그래프 형태를 구비하는 반면; 이미징된 골은 (차단된 광선(360)에 기초하는) 하나의 절반에서는 어둡고, (마주하는 경사면으로부터 광선(344)에 기초하는) 반대쪽 절반에서는 밝다. 시스템은, 절반이 어둡고 절반이 밝은 것에 기초하여 골로부터 마루를 구별할 수 있는데 - 도시된 바와 같이 좌측 절반이 밝은 것은 마루를 나타내는 반면, 우측 절반이 밝은 것은 골을 나타낸다. 마루와 골을 둘러싸는 구역은 경사면에서-반사된 구역보다 어둡거나 더 작은 세기의 영역일 수 있다. 이 효과에 의해, 카메라의 광축을 향하는 경사면은 거기서 반사된 광을 포커싱하는 경향이 있고, 이 경사(제1차 미분)에서 편차는 결함에서 높은 콘트라스트 세기 변동을 초래하는 반면, 결함을 둘러싸는 구역으로부터 광은 나이프-에지의 틸팅과 차단 효과의 조합에 의해 (세기가 수 자리수만큼 더 작게) 효과적으로 감쇠된다. The image 370 generated in the area of the
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는, 배열(300)을 설치하는데, 표면에 대해 카메라의 틸팅과 간격을 조절하는 것에 의해 조명 빔의 간격과 틸팅을 적절히 조절하는 것이 수반된다는 것은 자명할 것이다. 외부 구조를 위치시키거나 또는 조절가능한 조리개를 이동시키는 것에 의해 나이프-에지를 설정하는 것은 이미징된 영역에서 결함을 개선시키는데 요구되는 원하는 광 차단 레벨을 유도하는데 사용된다. For those of ordinary skill in the art, it will be appreciated that arranging the
III. 추가적인 응용III. Additional applications
상기 비전 시스템 배열은 여러 물체와 표면에 대해 동작할 수 있다. 배열(400)의 라인-스캔 버전이 도 4에 도시되고, 여기서 (도 2에 전술된) 라인 스캔 비전 시스템 카메라(220)는 전술된 라인-조명기(230) 아래에서 통과하는 이동 물체(420)(이동 방향 M)를 이미징한다. 예시적인 실시예에서, 조명기(230)는 선형 편광기(PI1)를 포함할 수 있고, 카메라 광학기기(OC1)는 교차된 편광 필터(P1)를 포함할 수 있다. 예로서, 물체는 스페큘러 층상화된 표면, 예를 들어, AMOLED 디스플레이를 구비할 수 있다. 이 예는 유리 또는 사파이어 상부 층(424) 상에 상부 반사 방지 코팅(422)을 포함한다. 이것은 능동 디스플레이 층(428) 위에 존재하는 편광기 및/또는 다른 필터 및 코팅(426)을 커버한다. 능동 층(428)은 이 층 위로 존재하는 예시적인 마루 결함(430), 및 이 층 아래로 존재하는 골 결함(440)을 포함한다. The vision system arrangement can operate on various objects and surfaces. A line-scan version of the
또한 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5 및 도 6은 카메라 광축(OA1)에 대해 틸팅(AP1)된 조명기 광 빔(510)을 도시하고, 예시적인 (능동) AMOLED 층(428)은 1/4λ 지연기와 같은 종래의 편광 회전 층을 구비할 수 있다. 따라서, 편광된 조명 빔(510)을 전달하는 것에 의해, 배열(400)은 물체의 고유한 특성을 이용할 수 있다. 상부 표면은 일반적으로 프레즈넬 반사(Fresnel reflection)를 통해 일부 조명 광(510)을 반사한다. 이 광은 카메라 광학기기(OC1)의 입구 개구의 에지에 의해 대부분 차단된다. 이 개구에 입사할 수 있는 나머지 광은 조명 편광기(PI1)에 90도 배향된 입구 개구에서 교차된 편광기(P1)에 의해 차단된다. 상부 층(422, 424)을 투과하는 조명 광은 1/4λ 지연기를 통과하고 나서, 능동 표면(428)에서 반사하고, 이후 1/4λ 지연기를 다시 한번 통과하는 것에 의해, 제1 통과시 선형 편광이 원형 편광으로 변환되고, 이후 제2 통과시 다시 90도 회전되어 다시 선형 편광으로 변환된다. 이 반사된 광 빔(520)은 표면에서 빠져 나가서 편광기(P1)를 지나 카메라 광학기기(OC1)의 입구 개구로 통과한다. 이런 방식으로, 결함(도 5에서 마루(430)와, 도 6에서 골(440))을 포함하는 층에 도달하는 광만이 이미지 센서에 의해 수신되고, 이 수신된 (필터링된) 광은 이후 나이프-에지에 의해 분석되어 경사진 결함 특징부가 구별될 수 있다. 5 and 6 illustrate an
물체의 표면 상에 여러 필름 및 코팅 층(예를 들어, 반사 방지 코팅 층(422))이 존재하는 것으로 인해, IR 또는 근-IR 범위/파장 대역의 조명 빔(510)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 스페큘러 표면 상에 대부분 코팅 및 필름(예를 들어, AMOLED 디스플레이, 등)은 가시광 스펙트럼의 광을 필터링하는데 사용된다. 따라서, IR 또는 근-IR 조명기를 사용하면, 전달되는 조명 광의 파장이 더 긴 것으로 인해 이 코팅 또는 필름 층의 필터링 효과를 극복할 수 있다. 임의의 허용가능한 배열의 나이프-에지 구조(KE1)가 카메라 광학기기(OC1)와 함께 제공되는 것으로 이해된다. 일 실시예에서, 이것은 렌즈와 편광기(P1) 사이에 위치될 수 있다. 실시예에서, 나이프 에지는 아래에 더 설명된 편광기와 통합될 수 있다. Due to the presence of various films and coating layers (e.g., antireflective coating layer 422) on the surface of the object, it is desirable to provide an
도 7을 참조하면, 카메라와 광학기기의 광학 경로에 나이프-에지 구조가 여러 방식으로 적용될 수 있는 것으로 고려된다. 블레이드(712)와 브라켓(714)을 갖는 기본 나이프-에지 구조(710)는 비전 시스템 카메라(730)의 렌즈 광학기기(720)의 전방에 장착된 것으로 도시된다. 나이프-에지 구조는 전체 개구(AC)의 일부를 폐색하여, 이에 의해 조명기(750)의 경사진 조명 빔(740)이 표면(760)에서 반사될 때 이 광 빔과 상호 작용한다. Referring to Figure 7, it is contemplated that the knife-edge structure may be applied in various ways to the optical path of the camera and the optical device. The basic knife-
도 8은 한 쌍의 조명 조립체(810 및 812)가 각 광 빔(820 및 822)을 결함을-포함하는 스페큘러 표면(830)으로 사영하는 배열(800)의 다른 실시예를 도시한다. 각 빔(820, 822)은 비전 시스템 카메라(850)의 광학기기(852)와 센서(854)의 광축에 대해 상이한 배향(각 각도(840 및 842))으로 틸팅된다. 따라서, 이 광은 (잠재적으로 마루와 골의 경사가 반대인 것에 의해) 상이하게 반사된다. 한 쌍의 대응하는 나이프-에지 구조(860 및 862)는 광학기기 입구의 전방에 위치되어, 반사된 빔(820 및 822)을 각각 폐색한다. 대안적으로, 나이프-에지는 광학기기(렌즈) 조립체(852)의 조절가능한 (이중 화살표(870)) 조리개(872)에 의해 두 빔에 제공될 수 있다. (2개를 초과하는) 추가적인 조명기들이 다른 틸팅 각도로 표면을 조명하는데 사용될 수 있고, 적절한 나이프-에지 구조가 사용될 수 있는 것으로 이해된다. Figure 8 illustrates another embodiment of an
일반적으로, 렌즈 개구를 조절하는 것은 여러 방식으로 달성될 수 있다. 렌즈 몸체에 조절 링이 제공되는 경우, 사용자는 결함의 적절한 높은-콘트라스트 이미지가 달성될 때까지 예시적인 물체의 디스플레이를 관찰하면서 이 조절 링을 회전시킬 수 있다. 이 프로세스는 렌즈 및/또는 카메라 조립체가 전기 기계적으로 (또는 다른 방식으로) 구동되는 조리개를 포함하는 경우 자동적으로 수행될 수 있다. 비전 시스템 프로세서는, 결함에 의해 취득된 이미지에서 가장 높은 콘트라스트 차이를 제공하는 설정을 결정하는 것에 의해 개구 설정을 최적화하는데 사용될 수 있다. In general, adjusting the lens opening can be accomplished in a number of ways. If an adjustment ring is provided on the lens body, the user can rotate the adjustment ring while observing the display of an exemplary object until a suitable high-contrast image of the defect is achieved. This process can be performed automatically when the lens and / or camera assembly includes a diaphragm that is electromechanically (or otherwise) driven. The vision system processor may be used to optimize the aperture setting by determining a setting that provides the highest contrast difference in the image acquired by the defect.
이제 도 9 및 도 10을 참조하면, 도 9 및 도 10은, 스페큘러 표면을 갖는 예시적인 고정된 물체(920)의 2D 이미지를 취득하는 2D 픽셀 어레이를 갖는 비전 시스템 카메라(910) 및 광학기기(912)를 구비하고, 하나의 조명기(930)(도 9) 또는 복수의 (예를 들어, 2개의) 조명기(1030 및 1032)(도 10)를 포함하는 예시적인 비전 시스템(900 및 1000)을 (각각) 도시하며, 여기서 각각은 물체(920)의 스페큘러 표면 위에 또는 아래에 전술된 마루와 골 결함 특징부를 조명하기 위해 오프-축 조명을 제공한다. 광학기기(912)와 연관된 개구 조리개 또는 다른 구조는 (일반적으로 요소(KE2)로 표시된) 전술된 나이프-에지를 제공한다. 조명기(들)(930, 1030 및 1032)는 각각 (예시적인 오프-축 LED(940)와 광학기기(942)로 도시된) LED 조명기, 섬유 번들(fiber bundle) 조명기, 또는 임의의 다른 허용가능한 전방 광 조명기일 수 있다. 종래의 설계의 빔 스플리터(950, 1050 및 1052)가 각 광축(960, 1060)에 따라 위치되고, 조명기는 광축(960, 1060)에 대해 90도 각도로 빔을 사영하고, 빔 스플리터는, 입사하는 광 빔을 2개 이상의 빔으로 분할할 수 있는, 판, 입방체, 프리즘, 또는 임의의 다른 디바이스를 구비할 수 있고, 이 2개 이상의 빔은 동일한 광학적 배율을 가지거나 가지지 않을 수 있고, 90도 각도로 배향되거나 배향되지 않을 수 있다. 이런 방식으로, 오프-축 조명은 이미저의 광축과 일치하게 된다. 이에 의해 보다 콤팩트한 설계를 할 수 있고, 잠재적으로 조명기는 카메라 광학기기와 통합될 수 있다. 하나의 조명기(930)가 도 9에 사용되지만, 2개의 조명기(1030, 1032)(도 10)를 사용하여, (예를 들어) 대향하는 측면들로부터 조명을 제공하면, 표면의 결함의 이미지를 보다 균일하게 생성할 수 있다. 빔 스플리터는 여러 편광 필터와, 렌즈 등을 포함하는 다른 광-조절 부품을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 카메라는 광학기기(912)와 함께 편광기(P2)를 포함할 수 있다. 조명기(930, 1030)는 대응하는 편광기(PI2)를 광 경로에 포함할 수 있고, 조명기(1032)는 대응하는 편광기(PI3)를 광 경로에 포함한다. 편광기들은 전술된 바와 같이 배열되고 기능한다(도 5 참조).Referring now to Figures 9 and 10, Figures 9 and 10 illustrate a
IV. 결과 IV. result
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 비전 시스템에 의해 생성된 디스플레이 이미지(1100)를 그래픽으로 도시한 것이다. 이미지는 복수의 표면(또는 서브-표면) 결함(1110 1120, 1130, 1140, 1150 및 1160)이 식별된 물체 표면을 상술한다. 이 예시적인 결함은, 마루가 조명되는지 또는 골이 조명되는지 여부에 따라, 밝은 절반과 어두운 절반이 상이한 방향으로 배향된, 각 골(1110, 1120, 1130 및 1140) 또는 마루(1150 및 1160)이다. 그러나 각 마루와 각 골은, 조명이 틸팅된 결과, 사이즈/형상에 상관없이 공통 배향을 갖는 밝은 절반과 어두운 절반을 도시한다. 추가적인 비전 시스템 프로세스는 결함과 관련된 이미지 데이터를 사용하여, 이 결함이 잠재적으로 허용가능하지 않은 사이즈를 나타내는지 여부를 결정할 수 있다. 11 is a graphical representation of a
V. 물결형상 표면 특징부의 검출과 평가V. Detection and evaluation of wave feature surface features
전술된 시스템 및 방법은 스페큘러 물체에서 기복형상(undulating), 잔물결형상 또는 물결형상의 표면 특징부 형태의 불완전성/결함을 결정하는데 사용될 수 있다. 예로서, 편평한 패널 스크린은 마루 또는 움푹 들어간 형상(dimple)이 아니라 (다소 연속적인) 잔물결형상(물결형상)의 특징부의 구역을 구비할 수 있다. 일부 물결형상은 허용가능할 수 있으나, 이러한 특징부가 잔물결형상의 면적 또는 크기(진폭) 면에서 초과하는 크기가 수용 임계값을 초과하면, 물체에 결함이 있는 것으로 간주할 수 있는 것으로 고려된다. The systems and methods described above can be used to determine imperfections / defects in undulating, ripple-like, or wavy surface features in a specular object. By way of example, a flat panel screen may have a zone of features in a wavelike shape (wavy) rather than a floor or a dimple (dimple). Although some wavy shapes may be acceptable, it is contemplated that an object may be considered defective if the size exceeding an area or size (amplitude) of the ripple shape exceeds an acceptance threshold.
도 12는 스페큘러 표면의 물결형상을 결정하고 평가하는 과정(1200)을 상술한다. 과정(1200)의 단계(1210)에서, 이미지 시스템은 일반적으로 전술된 바와 같이 오프-축 조명과 나이프-에지 구조를 사용하여 있을 수 있는 스페큘러 물체의 물결형상 표면의 이미지를 취득한다. 이 이미지는 동시에 적절한 렌즈를 사용하여 전체 물체에 대해 취득될 수 있거나, 또는 (아래에 더 설명된) 라인-스캔 방식으로 취득될 수 있다. 조명과 나이프-에지 배열에 의해, 표면으로 사영된 광의 대부분이 이미지 센서 광학기기로부터 또는 나이프-에지 구조로 반사되고, 반사된 광의 일부는 물결형상 또는 잔물결형상의 경사에 기초하여 이미지 센서로 지향된다. 이것은 밝은 잔물결형상(예를 들어, 라인)이 더 어두운 영역으로 둘러싸인 결과를 초래한다. 취득된 이미지에서 이러한 잔물결형상의 시리즈는 밝은 라인으로 보이는 것으로 형성된다. Figure 12 details the
예시적인 실시예에서, 취득된 이미지 데이터는 - 가우시안 평활화 프로세스(Gaussian smoothing process)와 같은 - 여러 이미지 처리 과정을 받을 수 있다. In an exemplary embodiment, the acquired image data may be subjected to various image processing processes, such as a Gaussian smoothing process.
과정(1200)의 단계(1220)에서, 취득된 이미지에서 픽셀의 전체 이미지 세기 맵은 통계적 분석을 받을 수 있는데 - 예를 들어, 이미지에서 픽셀 (그레이스케일) 세기 대.(versus) 픽셀 주파수의 히스토그램을 받을 수 있다. 도 13을 참조하면, 평활한 표면 특징부와 물결형상 표면 특징부를 모두 갖는 이미지를 도시하는 히스토그램이 도시된다. 일반적으로, 평활한 구역은 고주파수에서 밀접하게 팩킹된 세기 분배를 나타낸다. 역으로, 물결형상 구역은 저주파수에서 더 넓게 확산된 세기(히스토그램 영역(1310 및 1320))를 나타낸다. 그리하여, 물결형상 구역은 도 14의 상대적으로 넓은 히스토그램(1400)으로 표시될 수 있는 반면, 평활한 구역은 상대적으로 좁은 히스토그램(1500)으로 표시될 수 있다. 이것은 취득된 이미지에서 평활한 구역 대.(versus) 물결형상 구역을 분석하는 - 일반적으로 특정 픽셀 세기 값이 발생하는 정도를 수반하는 - 여러 통계적 기술 중 하나인 것으로 이해된다. In
도 12의 과정(1200)을 다시 참조하면, 예를 들어 히스토그램(들)에서 세기 값의 분배가 평가된다(단계 1230). 이 평가하는 것은 (예를 들어) 픽셀 값의 그레이스케일 레벨 분배를 연산하고 히스토그램 꼬리(tail)를 생성하는 히스토그램 분석을 포함할 수 있다. 과정(1200)은 (예를 들어) 히스토그램 꼬리가 평균 값의 허용가능한 범위 내에 있는지 여부를 연산하는 것에 의해 물결형상 또는 다른 결함이 존재하는지 여부를 결정한다(판정 단계(1250)). 물결형상/결함이 존재하는 경우(예를 들어, 히스토그램 꼬리가 평균 값 범위 밖에 있는 경우), 과정(1200)은 단계(1260)로 분기된다. 예로서, 범위의 밖에 꼬리를 갖는 각 히스토그램에 대한 이미지는 임계값을 적용받을 수 있다. 이 임계값은 사용자에 의해 설정되거나 또는 자동적으로 결정될 수 있다. 임계값을 적용받은 이미지(들)에서 모든 결함의 사이즈와 위치가 측정된다. 임의의 결함(또는 결함의 집합)을 측정한 값이 (사용자-한정된 것이거나 또는 자동적으로 설정된 것일 수 있는) 미리 결정된 메트릭을 초과하는 결과를 초래하면, 과정(1200)은 물체 표면 상에 특정 결함을 나타내거나 및/또는 이 결함의 위치를 나타낸다. 과정은 일부 제거 또는 알람 신호의 생성과 같은 다른 동작을 더 취할 수 있다(단계 1270). 역으로, 히스토그램 꼬리에 의해 물결형상 및/또는 결함이 나타나지 않으면, 물체는 허용가능한 것으로 고려되고, 일반적으로 상당한 결함이 없는 것으로 고려된다. 이것은 표시되거나 및/또는 아무런 동작이 취해지지 않는다(단계 1280). Referring again to process 1200 of FIG. 12, for example, the distribution of intensity values in the histogram (s) is evaluated (step 1230). This evaluation may include histogram analysis that computes the gray scale level distribution of the pixel values (e.g.) and generates a histogram tail. The
스페큘러 물체 상의 물결형상 표면 특징부를 평가하는 전술된 과정(1200)은 라인-스캔 프로세스의 방식으로 수행될 수 있다. 도 16 및 도 17은, 예시적인 물결형상 표면 특징부(1720)(도 17)를 갖는 물체(1610)가 이미지 센서(LS)의 시야(라인 1630)를 통해 알려진 (예를 들어, 인코더를 통해) 이동 방향(이중 화살표 M)을 따라 지향되는 배열(1600 및 1700)을 각각 도시한다. 스캔 이동(MO)은 반대 방향들 중 어느 하나의 방향이거나 또는 적절하게는 두 개의 반대 방향 모두일 수 있는 것으로 이해된다. 이미지 센서(LS)는 카메라(LSC)에 존재하고, 라인-스캔 센서로 구성되는데, 여기서 하나의 픽셀 행은 물체 표면으로부터 반사된 이미지를 취득하도록 구성된다. 카메라 시야(1630) 구역은 하우징(LIH) 내 라인 조명 소스(LI)에 의해 제공된 오프-축 조명에 의해 조명된다. 이 조명 소스(LI)는 임의의 허용가능한 광 배열 - 예를 들어, LED의 라인일 수 있다. 이 광은 종래의 설계와 형상의 원통형 렌즈(1650)에 의해 포커싱되고, 이 원통형 렌즈는 (이동 방향(MO)에 대해 횡방향으로 물체 표면에 걸쳐) 원하는 폭(WI)과 명확치 않은(indefinite) 길이의 조명 구역을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 조명 라인 폭(WI)은 수 밀리미터 이하일 수 있으나 - 스캔 해상도에 따라 더 좁거나 또는 더 넓을 수 있는 것으로 이해된다. 길이는 광 소스(LI)와 원통형 렌즈(1650)의 대응하는 길이에 의해 결정된다. 원통형 렌즈는 조명 소스(LI)로부터 에워싸인 렌즈 홀더(1640)만큼 이격된 곳에 위치되어, 물체의 표면(1610)과 소스(LI) 사이에 원하는 초점 거리를 제공한다. 예시적인 실시예에서, 원통형 렌즈(1650)는 표면에 라인으로 포커싱하는 거리에서 렌즈 홀더(1640)만큼 이격된 절반-원통체로 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이 광을 오프-축으로 사영하는 것에 의해, (도 17에서 도시된 평면 또는 팬으로 사영된) 방출된 광(1652)의 대부분이 이미지 센서 광학기기(예를 들어, 렌즈 개구)(LA) 및/또는 임의의 외부 나이프-에지 구조 밖으로 (라인(1654)으로) 반사된다. 경사진 표면에 의해 반사된 광(1656)은 도시된 바와 같이 라인 스캔 카메라(LSC)에 의해 수신된다. 예시적인 실시예에서, 에워싸인 렌즈 홀더(1670)의 단부에 위치된 다른 원통형 렌즈(1660)는 수신된 광을 카메라 광학기기(나이프-에지 구조(LA))와 라인 스캔 센서(LS)에 포커싱한다. 도시된 원통형 렌즈 이외의 여러 카메라 광학기기 배열은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 조명 소스(LI)의 광 경로 내에 (이 광 경로를 따라 가변 위치에) 편광기(PI4)가 제공될 수 있다. 또한, 센서(LS)의 수신된 광 경로 내에 편광기(P3)가 제공될 수 있다. 이들 요소는 도 17의 배열(1700)에도 제공되지만, 명료함을 위해 도 17의 배열(1700)에는 도시되어 있지 않다. The above-described
원통형 렌즈 형상이 사용되지만, 여러 단면 형상 - 예를 들어, 포물면 - 이 대안적인 배열에서 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 조명 광을 포커싱하기 위해 렌즈 대신에 또는 이 렌즈에 추가하여 미러가 사용될 수 있다. 유리하게는, 조명 배열은, 전체 표면이 일관적으로 높은 조명을 달성하고 각 스캔된 라인은 표면의 국부적 경사를 완전히 나타내는 것을 보장한다. 이 배열에 의해, 또한 유리하게는 임의의 사이즈의 표면이 움푹 들어간 형상, 마루, 및 물결형상에 대해 이미징되고 분석될 수 있다. 예를 들어 태블릿 또는 랩탑 스크린, 또는 더 큰 평판 패널 텔레비전이 충분히 긴 라인-조명 조립체와 하나 이상의 라인 스캔 카메라를 물체 표면에 걸쳐 제공하는 것에 의해 분석될 수 있다. 각 카메라는 전체 물체의 일부를 이미징하고, 이 표면을 개별적으로 또는 함께 결합시켜 평가할 수 있다. Although a cylindrical lens shape is used, it is understood that multiple cross-sectional shapes-for example, a paraboloid- can be used in alternative arrangements. In addition, a mirror may be used instead of or in addition to the lens for focusing illumination light. Advantageously, the illumination arrangement ensures that the entire surface achieves consistently high illumination and that each scanned line fully represents the local inclination of the surface. This arrangement also allows advantageously any size surface to be imaged and analyzed for recessed features, flooring, and wavy shapes. For example, a tablet or laptop screen, or a larger flat panel television, can be analyzed by providing a sufficiently long line-lighting assembly and one or more line scan cameras across the object surface. Each camera can image some of the entire object and evaluate these surfaces either individually or in combination.
또한, 대안적인 실시예에서 예를 들어 프레즈넬 렌즈 또는 다른 광학적 배열과 함께 조명기를 사용하여 물체의 더 큰 영역이 이미징될 수 있는 것이 명시적으로 고려된다. It is also explicitly contemplated in an alternative embodiment that a larger area of an object may be imaged using a fixture, for example with a Fresnel lens or other optical arrangement.
VI. 라인, 디스크 및 환형 광학기기 마스크 VI. Line, disk and ring optics mask
도 18은 이미지 센서(1820)와 광학기기 조립체(1830)를 갖는 비전 시스템 카메라 조립체(1810)를 포함하는 일반화된 비전 시스템 배열(1800)의 예시적인 실시예를 도시한다. 센서(1820)는 일반적으로 전술된 방식으로 비전 시스템 프로세스(프로세서)에 (도시된 바와 같이) 상호 연결되고, 센서(1820)에 의해 취득된 이미지에 적절한 비전 시스템 작업을 수행한다. 광학기기 조립체(1830)는 임의의 허용가능한 가변적인 또는 고정된 초점 및/또는 가변적인 또는 고정된 개구 렌즈 유닛, 또는 렌즈 유닛들 - 예를 들어, 종래의 M12 베이스, F-마운트 또는 C-마운트 렌즈의 조합일 수 있다. 18 illustrates an exemplary embodiment of a generalized
예시적인 실시예에 따라, 광학기기/렌즈 조립체(1830)의 전방(1832)은 고정되거나 또는 이동가능한 마스크 조립체(1840)로 커버될 수 있다. 마스크 조립체(1840)는 나사 결합 유형 또는 스냅 결합 유형이거나, 또는 렌즈 조립체(1830)의 전방에 브라켓(미도시)을 통해 장착될 수 있다. 마스크 조립체(1840)는 또한 렌즈 조립체의 전방 (또는 다른) 표면에 접착제 아플리케 또는 코팅으로 직접 도포될 수 있다. 나사 결합식 부착인 경우에, 마스크 조립체(1840)는 여러 렌즈 배열과 사용하기 위해 다른 종래의 필터와 유사하게 동작할 수 있고, 종래의 렌즈 필터 마운트의 단부에 나사산 결합되도록 적응될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the
선택적으로, 마스크 조립체(1840)는 원하는 대로 렌즈의 광학 경로 안으로 또는 이 광학 경로 밖으로 (예를 들어, 솔레노이드, 서보, 스텝퍼 등을 통해) 수동으로 또는 자동적으로 이동될 수 있다. 마스크 조립체는, 선택적인 제어 유닛(1850)을 통해 원하는 사이즈와 형상의 완전히 투명한 패턴과 부분적으로 불투명한 패턴 사이에 변할 수 있는 (예를 들어) 전기-광학 메커니즘을 더 구비할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 마스크 조립체(1840)는 LCD 셔터 또는 다른 형태의 구성가능한 윈도우를 포함하는 윈도우(일반적으로 원형)를 포함할 수 있다. Alternatively, the
배열(1800)은 표면(1870)의 전체 평면에 대해 (도시된 바와 같이) 수직이 아닌 각도로 광을 사영하도록 배향된 전술된 조명기(1860)를 포함한다. 이 예에서, 표면(1870)은 적어도 하나의 방향을 따라 마루(1872)와 그 사이 골(1874)의 시리즈로 구성된 물결형상을 구비한다. 각도 있는 광이 마루와 골에 도달하고, 카메라 광학기기 조립체(1830)에 입사하는 광의 일부가 이 마루와 골에 의해 산란된다. 여러 형태의 마스크 조립체(1840)는, 산란된 광을 상당히 감쇠시키고 주어진 제한된 각도 범위의 광만을 센서(1820)로 지향시키는 나이프-에지 요소를 구비한다. 이 실시예에서 마스크 커버/코팅은 중심 커버 구역(1882)과 외부 커버 구역(1884)을 포함하는 대시 라인(1880)으로 표시되고, 여기서 중심 커버 구역(1882)과 외부 커버 구역(1884) 사이에는, 반사된 광선(1890)을 표면(1870)으로부터 통과시키는 개방된 개구가 형성된다. 여러 실시예에서, 편광기(PI5)가 조명기(1860)와 함께 제공되고, 대응하는 편광기(P4)가 광학기기/렌즈 조립체와 함께 제공될 수 있다. 이들 편광기는 일반적으로 전술된 바와 같이 배열되고 기능할 수 있다(예를 들어, 도 5 참조).
도 19는 예시적인 실시예에 따른 비전 시스템 배열(1900)의 보다 상세한 예를 도시한다. 이 실시예는 상기 도 9에 도시되고 설명된 것과 유사한 빔 스플리터 및 편광기 배열을 포함한다. 특히, 배열(1900)은 카메라 조립체(1910)와 렌즈/광학기기(1920)를 포함한다. 렌즈/광학기기(1920)는 본 명세서의 실시예에 따른 마스크 조립체(1930)를 포함한다. 마스크 조립체(1940)의 전방에는, 전술된 원리에 따라 동작하는 편광기(P5)가 있다. 빔 스플리터(1950)가 제공되고, 이 빔 스플리터(1950)를 통해 검사되는 물체(1960)로부터 반사된 광이 카메라(1910)로 전달된다. 조명 조립체(1970)가 제공된다. 조명 조립체(1970)는 조명 소스(1972)와 집광기(condenser) 렌즈(1974)를 포함한다. 편광기(PI6)가 집광기 렌즈의 전방에 위치된다. 편광기(P5)가 그 일 면에 마스크 패턴을 포함할 수 있고, 조립체가 렌즈(1920)의 전방에 나사 결합 또는 스냅 결합 부착물로 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 19 shows a more detailed example of a
다른 비전 시스템 배열(2000)이 예시적인 실시예에 따라 제공된다. 배열(2000)은 카메라 조립체(2010)와 렌즈/광학기기(2020)를 포함한다. 렌즈/광학기기(2020)는 본 명세서의 실시예에 따른 마스크 조립체(2030)를 포함한다. 마스크 조립체(2040)의 전방에는, 전술된 원리에 따라 동작하는 편광기(P6)가 있다. 빔 스플리터(2050)가 제공되고, 이 빔 스플리터(2050)를 통해 검사되는 물체(2060)로부터 반사된 광이 카메라(2010)로 전달된다. 이 실시예에서, 집광 렌즈(2070)가 빔 스플리터(2050)와 물체(2060) 사이에 배치된다. 집광기는, 조명 소스(2082), 포커싱 렌즈(2084) 및 편광기(PI7)를 포함하는 조명 조립체(2080)와 함께 동작한다. 포커싱 렌즈(2084), 집광 렌즈(2070), 및 다른 광학 부품이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 자명한 알려진 광학기기 원리에 따라 사이즈 정해지고 배열될 수 있는 것으로 이해된다. Another
전술된 여러 마스크 조립체의 중심 커버 구역과 외부 커버 구역은 여러 기하학적 형상, 사이즈 및 관계를 구비할 수 있다. 적절한 마스크를 선택하는 것은 경험적으로 또는 시행 착오에 의해 수행되어, 검사되는 주어진 표면에 대해 최상의 이미지가 달성될 수 있다. 이것은 마스크 패턴의 여러 유형/사이즈를 제공하는 도 21 내지 도 27에 보다 상세히 도시된다. The center cover region and the outer cover region of the various mask assemblies described above may have different geometric shapes, sizes, and relationships. Choosing an appropriate mask may be done empirically or by trial and error to achieve the best image for a given surface being inspected. This is illustrated in more detail in Figures 21-27 which provide various types / sizes of mask patterns.
도 21을 참조하면, 나이프-에지 요소를 생성하는 하나의 형태의 마스크(2100)는 투명한 선형 개구(2120) 내에 센터링된 불투명한 중심 라인(2110)을 구비한다. 투명한 개구(2120)를 둘러싸는 마스크의 나머지 외부 영역(2130)도 또한 불투명하다. 라인(들)(2110, 2120)은 일반적으로 표면의 (만약 있다면) 특성 물결형상의 신장 방향과 평행하게 배향되고, 마스크의 이런 형태는 이런 조건에서 가장 효과적이다. 보다 일반적으로, 신장 방향은 (예를 들어, 마스크를 회전시키는 것에 의해) 선택되어, 원하는 대로 표면 특징부를 개선하거나 억압할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 배열의 기능을 더 잘 이해하기 위해, 개구(WLA)의 폭은 가변적인데 - 예를 들어 5 밀리미터 내지 10 밀리미터이고, 불투명한 중심 라인(WL)은 50 밀리미터 내지 55 밀리미터의 직경(D0)을 갖는 렌즈에 대해 1 밀리미터 내지 5 밀리미터이다. 일반적으로, 라인의 폭(WL)은 조명으로부터 포커싱된 스팟의 폭과 매칭하는 사이즈이다. 다음의 마스크 배열(도 22 내지 도 27) 각각은 유사한 렌즈 직경(D0)을 취하는 것으로 이해된다. 전체 크기는 더 크거나 또는 더 작은 직경의 렌즈에 비례하여 변할 수 있다. 21, one type of
도 22는 (5 밀리미터 내지 10 밀리미터) 직경(DD)의 불투명한 중심 원형 (엄폐) 디스크(2210)로 구성된 마스크(2200)를 도시한다. 이 디스크는 원하는 나이프 에지 요소를 배열에 제공한다. 일반적으로, 디스크의 사이즈는 개선되거나 또는 억압될 표면 특징부(예를 들어, 결함)의 사이즈와 매칭하도록 선택된다. 이 예시적인 마스크 배열(2200)에는 렌즈의 에지(대시 원형(2230))에 임의의 불투명한 외부 구역이 없고, 이 마스크 배열은 투명한 것으로 이해된다. 이 기본 나이프 에지 요소에 의해, 표면에서 여러 방향으로 배향될 수 있는 마루와 골로부터 주어진 각도 범위 내 광을 수신할 수 있다. 22 shows a
도 23은 (대략 9 밀리미터의) 직경(DD1)을 갖는 불투명한 중심 (엄폐) 디스크(2310)와, (대략 14 밀리미터의) 내부 직경(DA)을 갖는 불투명한 환형 외부 구역(2330)을 구비하는 마스크(2300)를 도시한다. 디스크 직경(DD1)과 외부 구역(2330) 사이의 차이는 표면으로부터 반사된 광이 통과할 수 있는 투명한 환형 윈도우(2320)를 생성한다. 특히, 중심 엄폐 디스크의 직경은 나이프 에지 요소의 방식으로 광의 감쇠량을 한정하는 반면, 환형 외부 구역의 직경은 광학기기 시스템에서 초점이 같은 효과(confocal effect)를 한정하여 명료함을 증가시킨다. 23 shows an
중심 엄폐 디스크와 외부 환형 구역을 구비하고, 이들 사이에 환형 개구를 구비하는 마스크 구성(2400, 2500, 2600 및 2700)의 일부 추가적인 예들이 각 도 24, 도 25, 도 26 및 도 27에 설명된다. 비-제한적인 예로서, 마스크(2400)의 디스크 직경(DD2)은 대략 5 밀리미터 내지 6 밀리미터이고, 외부 환형 구역의 내부 직경(DA1)은 대략 8 밀리미터 내지 9 밀리미터이다. 마스크(2500)의 디스크 직경(DD3)은 대략 3 밀리미터 내지 4 밀리미터이고, 외부 환형 구역의 내부 직경(DA2)은 대략 5 밀리미터 내지 6 밀리미터이다. 마스크(2600)의 디스크 직경(DD4)은 대략 3 밀리미터 내지 4 밀리미터이고, 외부 환형 구역의 내부 직경(DA3)은 대략 8 밀리미터 내지 9 밀리미터이다. 추가적으로, 마스크(2700)의 디스크 직경(DD5)은 대략 5 밀리미터 내지 6 밀리미터이고, 외부 환형 구역의 내부 직경(DA4)은 대략 10 밀리미터 내지 12 밀리미터이다. 이 크기는 비전 시스템 배열에서 검사 각도, 조명 세기 및/또는 파장(들)에 따라 표면의 개별 특성에 튜닝될 수 있는 가능한 넓은 크기 범위를 단지 예시하는 것이다. Some additional examples of
일반적으로 전술된 바와 같이, 마스크는 여러 기술(예를 들어, 스크린-인쇄, 포토리소그래피, 투명한 필름을 인쇄된 패턴 또는 몰딩된 패턴으로 적용하는 것 등)을 사용하여 필터-같은 유리 표면에 적절한 패턴을 갖는 코팅을 적용하는 것에 의해 구성될 수 있다. 여러 기술이 고정된 마스크 패턴을 카메라 광학기기에 적용하는데 사용될 수 있다는 것은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 또한, 전술된 바와 같이, 마스크는, 예를 들어, 픽셀화된 표면을 포함하는 능동 부품을 구비할 수 있다. 비전 시스템 프로세서와는 별개이거나 그 일부인 제어기는 선택적으로 능동 마스크의 개별 픽셀을 어드레스하여, 원하는 형상과 사이즈의 마스크 패턴을 생성한다. 특히, 제어기는 사용자 또는 (예를 들어 콘트라스트에 기초하여) 자동화된 비전 시스템 프로세스가 최상의 패턴 설정을 결정할 때까지 여러 구성을 통해 단계적으로 조절하도록 적응될 수 있다. 패턴은 도 21 내지 도 27에 설명된 것과 유사한 형상이거나, 또는 고유한 표면 특성 및/또는 물결형상 패턴에 더 잘 순응하는 보다 복잡한 형상을 구비할 수 있다. Generally, as described above, the mask can be patterned using a variety of techniques (e.g., screen-printing, photolithography, applying a transparent film in a printed or molded pattern, etc.) Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > It will be apparent to those skilled in the art that various techniques can be used to apply fixed mask patterns to camera optics. Also, as discussed above, the mask may comprise active components, including, for example, a pixilated surface. The controller, which is separate or part of the vision system processor, optionally addresses the individual pixels of the active mask to create a mask pattern of the desired shape and size. In particular, the controller can be adapted to step-by-step through various configurations until the user or an automated vision system process (e.g., based on contrast) determines the best pattern setting. The pattern may have a shape similar to that described in Figs. 21-27, or may have a more complex shape that better conforms to unique surface characteristics and / or wavy pattern.
특정 실시예에서 하나 이상의 비전 시스템 프로세서에 상호 연결된 복수의 카메라가 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 각 카메라는 유사하거나 또는 상이한 각도로부터 마스크의 상이한 사이즈 및/또는 구성(예를 들어, 상이한 사이즈의 엄폐 디스크)으로 물체 표면의 이미지를 취득할 수 있고, 표면의 복수의 이미지는 상이한 사이즈, 형상 및/또는 배향의 물결형상 특징부가 적절히 이미징되는 것을 보장하도록 분석될 수 있다. 유사하게, 마스크가 (광학기기의 전방에 상이한 마스크를 배치하는 것에 의해 또는 마스크의 패턴을 가변시키는 것에 의해) 가변적인 경우, 복수의 이미지가 취득되고 분석될 수 있다. It is understood that in certain embodiments, a plurality of cameras interconnected to one or more vision system processors may be used. Each camera can acquire an image of an object surface at a different size and / or configuration (e.g., a different sized cover disc) of the mask from similar or different angles, and multiple images of the surface can have different sizes, / ≪ / RTI > or wavy-shaped features of the orientation are properly imaged. Similarly, if the mask is variable (by placing a different mask in front of the optical device or by varying the pattern of the mask), multiple images can be acquired and analyzed.
도 28의 이미지(2800)를 참조하면, 핸드헬드 디바이스의 종래의 터치 스크린이 전술된 실시예에 따른 마스크를 사용하여 이미징된 것이 도시된다. 나안으로 보는 것임에도 불구하고 또는 보다 종래의 비전 시스템 배열로 보는 것임에도 불구하고, 이 이미지에서, 특징부 없는 상대적으로 편평한 표면의 표면 물결형상이 명확히 구별될 수 있다. 도 29에서, 이미지(2900)는 일반적으로 볼 수 없는 상세 - 이 예에서, 터치 스크린의 센서 매트릭스/어레이(2910)를 더 도시한다. 본 명세서에 설명된 마스크와 이미징 기술을 사용하여 달성될 수 있는 상세 레벨은 예로서 도 30의 이미지에서 더 도시되고, 여기서 터치 스크린의 구역의 확대도에 의해 도 29의 어레이(2910)의 개별 와이어(3010)들을 명확히 구별할 수 있다. Referring to image 2800 of FIG. 28, it is shown that a conventional touch screen of a handheld device is imaged using a mask according to the above-described embodiment. In this image, the surface wave form of a relatively flat surface without features can be clearly distinguished, even though it is viewed in me or in a more conventional vision system arrangement. In Fig. 29, the
VII. 결론 VII. conclusion
전술된 시스템 및 방법은 여러 층상화된 스페큘러 표면과 층이 없는 스페큘러 표면에 마루 결함과 골 결함 및 잔물결형상/물결형상 결함을 포함하는 경사 결함을 식별하는데 효과적인 기술을 제공하는 것이 자명하다. 조명 광의 파장과 필터(예를 들어, 여러 편광기)를 적절히 적용하는 것에 의해, 본 시스템 및 방법은 여러 코팅과 층을 갖는 표면을 효과적으로 이미징할 수 있다. 바람직하게는, 예시적인 나이프-에지 배열은, 이 마루와 골이 결함 측이 어느 쪽에 존재하는지에 따라 마루 또는 골로부터 반사되는 광이 배경보다 더 밝거나 더 어둡게 보이게 하는 결함의 경사(제1차 미분)를 식별할 수 있다. 결함의 사이즈는 잠재적으로 결함의 경사에 비례하여 결합된다. 작은 결함은 작은 경사를 구비할 수 있고, 배경으로부터 작은 양만큼 조명 광선을 편향시킬 수 있다. 광 소스의 공간적 크기가 작은 것에 의해 광 소스는 테스트 받는 표면으로부터 반사된 후 작은 초점을 만들 수 있어서, 결함 광을 차단함이 없이 배경을 더 잘 차단하게 한다. 그러나, 소스를 더 연장시키면, 결함 콘트라스트를 감소시키는 댓가로, 제조 환경에서 나타날 수 있는 랜덤 테스트 표면 틸팅의 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다. 따라서, 나이프-에지는 바람직하게는 배경 광선을 차단하는 것을 통해 배경을 감소시키는 것에 의해 콘트라스트를 개선시킨다. 추가적으로, 경사, 형상, 및 편광 검출을 예시적으로 조합하여, 배경 광의 대부분을 반사하고, 경사진 결함으로부터 광을 카메라에서 높은-콘트라스트로 포커싱하면서 카메라의 개구로부터 필터링할 수 있다. 나아가, 예시적인 배열에 의해, 일반적으로 라인-스캔 카메라와 포커싱된 조명 라인을 사용하여, 스페큘러 표면의 사이즈의 변동을 넓힐 수 있다. 본 명세서의 실시예는 또한 표면 물결형상의 특정 형태의 매우 개선된 조망을 제공하는 나이프-에지 요소 및 다른 요소(예를 들어, 초점이 같은 요소)를 포함하는 마스크를 제공한다. It is apparent that the above-described systems and methods provide an effective technique for identifying multi-layered specular surfaces and inclined defects, including floor defects and bone defects and ripple shape / wavy defects, on a layerless specular surface. By suitably applying the wavelength of the illumination light and a filter (e.g., several polarizers), the present system and method can effectively image a surface with multiple coatings and layers. Preferably, the exemplary knife-edge arrangement has a slope of the defect that causes the light reflected from the floor or bone to appear brighter or darker than the background, depending on whether the floor and the bone are present on either side Differential) can be identified. The size of the defect is potentially combined proportionally to the slope of the defect. Small defects can have small inclination and can deflect the illumination light by a small amount from the background. By having a small spatial extent of the light source, the light source can produce a small focus after being reflected from the surface under test, thereby blocking the background better without blocking the defective light. However, extending the source further can reduce the negative impact of random test surface tilting that may occur in a manufacturing environment, in addition to reducing defect contrast. Thus, the knife-edge preferably improves the contrast by reducing the background through blocking background rays. Additionally, the inclination, shape, and polarization detection may be combined in an exemplary fashion to filter out most of the background light and filter out the aperture of the camera while focusing light from the tilted defects in the camera at a high-contrast. Further, with the exemplary arrangement, the variation of the size of the specular surface can be broadened by using the line-scan camera and the focused illumination line in general. Embodiments herein also provide a mask that includes a knife-edge element and other elements (e.g., the same focus element) that provide a highly improved view of a particular type of surface wave shape.
상기 내용은 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명이다. 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 본 발명에 여러 변형과 추가를 구현할 수 있을 것이다. 전술된 여러 실시예 각각의 특징부는 적절한 경우 다른 설명된 실시예의 특징부와 결합되어, 연관된 새로운 실시예에서 다수의 특징부 조합이 제공될 수 있다. 나아가, 상기 내용은 본 발명의 장치 및 방법의 다수의 별개의 실시예를 설명하지만, 본 명세서에 설명된 내용은 본 발명의 원리의 적용을 단지 예시하는 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 사용된 바와 같이 "프로세스" 및/또는 "프로세서"라는 용어는 여러 전자 하드웨어 및/또는 소프트웨어 기반 기능과 부품을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다(그리고 대안적으로 기능 "모듈" 또는 "요소"이라고 언급될 수 있다). 나아가, 도시된 프로세스 또는 프로세서는 다른 프로세스 및/또는 프로세서와 결합되거나 또는 여러 서브-프로세스 또는 프로세서로 분할될 수 있다. 이러한 서브-프로세스 및/또는 서브-프로세서는 본 명세서에 개시된 실시예에 따라 여러 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 임의의 기능, 프로세스 및/또는 프로세서는 전자 하드웨어, 프로그램 명령의 비-일시적인 컴퓨터-판독가능한 매체로 구성된 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있는 것으로 명시적으로 고려된다. 추가적으로, 본 명세서에 사용된 바와 같이 "수직", "수평", "위로", "아래로", "하부", "상부", "측면", "전방", "후방", "좌측", "우측" 등과 같은 여러 방향과 배치 용어는 상대적인 관례로서만 사용된 것일 뿐, 중력의 작용 방향과 같은 고정된 좌표 공간에 대해 절대 방향/배치로 사용된 것이 아니다. 추가적으로, "실질적으로" 또는 "대략"이라는 용어는 주어진 측정값, 값 또는 특성에 사용된 경우, 이 용어는 원하는 결과를 달성하는 정상 동작 범위 내에 있는 양을 말하지만, 이것은 시스템의 내적 부정확성과 허용된 공차 내 에러(예를 들어, 1-5 퍼센트)로 인한 일부 변동을 포함한다. 따라서, 본 설명은 예시적인 것으로만 해석되어야 하고, 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다. The foregoing is a detailed description of exemplary embodiments of the invention. Various modifications and additions may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. The features of each of the various embodiments described above may, where appropriate, be combined with the features of the other described embodiments to provide multiple feature combinations in the associated new embodiment. Further, while the foregoing describes a number of separate embodiments of the apparatus and method of the present invention, the disclosure herein is merely illustrative of the application of the principles of the present invention. For example, and as used herein, the term "process" and / or "processor" should be broadly interpreted as including multiple electronic hardware and / or software- Quot; or "element"). Further, the depicted process or processor may be combined with other processes and / or processors, or may be subdivided into multiple sub-processes or processors. Such sub-processes and / or sub-processors may be combined in various manners in accordance with the embodiments disclosed herein. Furthermore, any function, process, and / or processor may be embodied as an electronic hardware, software comprised of non-transient computer-readable media of program instructions, or a combination of hardware and software, . Additionally, the terms "vertical", "horizontal", "up", "down", "lower", "upper", "side", "forward", "rearward", " "Right", etc., are used only as a relative convention and not as an absolute direction / placement for a fixed coordinate space, such as the direction of gravity. Additionally, the term "substantially" or "approximately " when used in a given measure, value, or characteristic refers to an amount that falls within the normal operating range to achieve the desired result, And some variation due to errors in tolerances (e.g., 1-5 percent). Accordingly, the description is to be construed as illustrative only and is not intended to limit the scope of the invention.
Claims (26)
이미지 센서와 광학기기를 구비하고, 상기 표면을 이미징하도록 배향된 광축을 구비하는 비전 시스템 카메라;
구조화된 광 빔을 상기 광축과 평행하지 않는 미리 결정된 각도로 상기 표면으로 사영하는 조명기 조립체; 및
상기 광학기기의 최대 시야(field of view)의 일부를 가변적으로 폐색하는, 상기 광학기기와 연관된 나이프-에지 요소(knife-edge element)를 포함하고,
상기 나이프-에지 요소와 상기 미리 결정된 각도는, 상기 광학기기를 통해 상기 센서로 반사된 광이 실질적으로 상기 표면 상의 특징부의 경사진 마루(hill)와 골(valley)로부터 전달되고, 상기 경사진 마루와 골을 둘러싸는 반사된 광이 상기 나이프-에지 요소에 의해 폐색(occluded)되도록, 각각 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.A system for imaging a defect in a specular surface of an object,
A vision system camera having an image sensor and an optical instrument and having an optical axis oriented to image the surface;
A fixture assembly configured to project a structured light beam onto the surface at a predetermined angle that is not parallel to the optical axis; And
And a knife-edge element associated with the optical device, the knife-edge element variably occluding a portion of a maximum field of view of the optical device,
Wherein said knife-edge element and said predetermined angle are such that light reflected by said sensor through said optics is substantially transmitted from a sloped hill and valley of a feature on said surface, And the reflected light surrounding the bone is occluded by the knife-edge element, respectively.
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562255360P | 2015-11-13 | 2015-11-13 | |
US62/255,360 | 2015-11-13 | ||
US201562274094P | 2015-12-31 | 2015-12-31 | |
US62/274,094 | 2015-12-31 | ||
US201662404431P | 2016-10-05 | 2016-10-05 | |
US62/404,431 | 2016-10-05 | ||
US15/349,131 | 2016-11-11 | ||
US15/349,131 US11493454B2 (en) | 2015-11-13 | 2016-11-11 | System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170056472A true KR20170056472A (en) | 2017-05-23 |
KR101945927B1 KR101945927B1 (en) | 2019-02-08 |
Family
ID=59050504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160151415A KR101945927B1 (en) | 2015-11-13 | 2016-11-14 | System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6568672B2 (en) |
KR (1) | KR101945927B1 (en) |
CN (1) | CN106959293B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10802396B2 (en) | 2018-11-01 | 2020-10-13 | SK Hynix Inc. | Methods of detecting printing defects on photoresist patterns |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107179323B (en) * | 2017-07-25 | 2019-11-08 | 常州工程职业技术学院 | A kind of suspension disc insulator visible detection method |
US10502695B2 (en) * | 2017-08-16 | 2019-12-10 | The Boeing Company | Automated inspection of foreign materials, cracks and other surface anomalies |
CN108106549B (en) * | 2017-11-24 | 2019-10-18 | 清华大学 | A kind of motor rotor magnetic steel piece assembles the structure light detection method of radial defect |
CN108180826B (en) * | 2017-12-20 | 2023-12-22 | 深圳湾新科技有限公司 | Detection equipment and detection method for boundary of lithium battery winding layer |
US11055836B2 (en) * | 2018-02-13 | 2021-07-06 | Camtek Ltd. | Optical contrast enhancement for defect inspection |
CN108519064B (en) * | 2018-04-20 | 2019-12-03 | 天津工业大学 | A kind of reflective suppressing method applied to multi-frequency three-dimensional measurement |
US11796311B2 (en) | 2018-07-27 | 2023-10-24 | Skyverse Technology Co., Ltd. | Light emitting device, optical detection system, optical detection device and optical detection method |
CN110828294A (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-21 | 合肥晶合集成电路有限公司 | Grinding performance detection method of chemical mechanical grinding equipment |
US10755403B2 (en) * | 2018-08-17 | 2020-08-25 | The Boeing Company | Apparatus and methods for shot peening evaluation |
WO2020051780A1 (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 合刃科技(深圳)有限公司 | Image sensor surface defect detection method and detection system |
CN110057825B (en) * | 2019-04-30 | 2024-02-09 | 中国地质大学(武汉) | Jade egg surface transparency effect grading instrument and grading method thereof |
CN110095472B (en) * | 2019-05-08 | 2019-12-13 | 湖北工业大学 | HDRI-based high-reflectivity metal surface defect detection method and system |
US11216687B2 (en) | 2019-05-15 | 2022-01-04 | Getac Technology Corporation | Image detection scanning method for object surface defects and image detection scanning system thereof |
CN112683925A (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-20 | 神讯电脑(昆山)有限公司 | Image detection scanning method and system for possible defects on surface of object |
CN112683787A (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-20 | 神讯电脑(昆山)有限公司 | Object surface detection system and detection method based on artificial neural network |
CN112683790A (en) * | 2019-10-17 | 2021-04-20 | 神讯电脑(昆山)有限公司 | Image detection scanning method and system for possible defects on surface of object |
CN111112130A (en) * | 2019-12-23 | 2020-05-08 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | Hose tail sealing quality detection device and method based on machine vision technology |
US11740356B2 (en) * | 2020-06-05 | 2023-08-29 | Honeywell International Inc. | Dual-optical displacement sensor alignment using knife edges |
CN112391731B (en) * | 2020-10-20 | 2022-05-03 | 天津大学 | Online detection method for yarn breakage during weaving of warp knitting machine |
CN112697808B (en) * | 2020-12-14 | 2023-02-21 | 苏州祥盈升精密实业有限公司 | Multi-angle automatic detection device for injection molding piece |
CN113092486B (en) * | 2021-04-07 | 2023-04-07 | 沧澜智能科技(昆山)有限公司 | Method suitable for detecting water ripples on surface of high-gloss surface product |
CN112798608B (en) * | 2021-04-14 | 2021-07-23 | 常州微亿智造科技有限公司 | Optical detection device and optical detection method for side wall of inner cavity of mobile phone camera support |
CN113125449B (en) * | 2021-04-20 | 2022-10-18 | 江苏善果缘智能科技有限公司 | Scanning device for detecting surface of integrated product and assembling method thereof |
CN113686881A (en) * | 2021-09-23 | 2021-11-23 | 云智汇(深圳)高新科技服务有限公司 | Visual all-angle imaging device in high-reflection mirror surface environment |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61176805A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | Nec Corp | Instrument for measuring defect size of photomask |
JPH03115844A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Asahi Glass Co Ltd | Detection of surface defect |
US7126699B1 (en) * | 2002-10-18 | 2006-10-24 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Systems and methods for multi-dimensional metrology and/or inspection of a specimen |
WO2005072265A2 (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-11 | Wintriss Engineering Corporation | Illumination system for material inspection |
JP2009092426A (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Nippon Steel Corp | Surface inspection method and surface inspection device |
CN101576509B (en) * | 2009-06-16 | 2011-04-27 | 华南理工大学 | Method and device for automatically detecting surface defects of spherules based on machine vision |
US8750596B2 (en) * | 2011-08-19 | 2014-06-10 | Cognex Corporation | System and method for identifying defects in a material |
US10365298B2 (en) * | 2013-11-25 | 2019-07-30 | Technion Research & Development Foundation Limited | Optical knife-edge detector with large dynamic range |
-
2016
- 2016-11-12 JP JP2016221074A patent/JP6568672B2/en active Active
- 2016-11-14 CN CN201611000662.4A patent/CN106959293B/en active Active
- 2016-11-14 KR KR1020160151415A patent/KR101945927B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10802396B2 (en) | 2018-11-01 | 2020-10-13 | SK Hynix Inc. | Methods of detecting printing defects on photoresist patterns |
US11187976B2 (en) | 2018-11-01 | 2021-11-30 | SK Hynix Inc. | Methods of detecting printing defects on photoresist patterns |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6568672B2 (en) | 2019-08-28 |
CN106959293A (en) | 2017-07-18 |
KR101945927B1 (en) | 2019-02-08 |
CN106959293B (en) | 2020-09-25 |
JP2017111121A (en) | 2017-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101945927B1 (en) | System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system | |
US11493454B2 (en) | System and method for detecting defects on a specular surface with a vision system | |
US7382457B2 (en) | Illumination system for material inspection | |
TWI558997B (en) | Defect observation method and device thereof | |
KR100756099B1 (en) | Apparatus and method for fabricating flat workpieces | |
TWI551855B (en) | System and method for inspecting a wafer and a program storage device readble by the system | |
JP4996856B2 (en) | Defect inspection apparatus and method | |
TWI575625B (en) | System and method for inspecting a wafer (2) | |
TWI558996B (en) | System and method for capturing illumination reflected in multiple directions | |
US9618329B2 (en) | Optical inspection probe | |
US20140268105A1 (en) | Optical defect inspection system | |
TW201604609A (en) | Auto-focus system | |
WO1998020327A1 (en) | Automated inspection system with bright field and dark field illumination | |
CN101924053A (en) | System and method for inspecting a wafer | |
US20070115464A1 (en) | System and method for inspection of films | |
WO2010024067A1 (en) | Defect inspection method, and defect inspection device | |
JPH0727709A (en) | Inspecting apparatus surface defect | |
JP2009020000A (en) | Inspection device and method | |
US20230020684A1 (en) | Laser based inclusion detection system and methods | |
US20220413276A1 (en) | Reflective fourier ptychography imaging of large surfaces | |
JP2012083125A (en) | End face inspection device | |
JP2006258778A (en) | Method and device for inspecting surface defect | |
EP3594665A1 (en) | Optical inspection device and method | |
JP3078784B2 (en) | Defect inspection equipment | |
JP2003202302A (en) | Surface defect-inspecting apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |