KR20180020046A - 다각도 커버 글라스 분석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버 글라스의 분석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 및 카메라 판정을 이용한 디스플레이용 커버 글라스의 자동화 검사 공정에 있어서, 이송되는 커버 글라스를 회전시켜 다양한 각도로의 영상 획득이 가능하여 보다 신뢰성 높은 결함 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치에 관한 것이다. 본 발명은 컴퓨터 판정을 이용한, 디스플레이 장치용 커버 글라스의 자동 분석 장치에 있어서, 커버 글라스를 향해 빛을 방사하는 조명, 커버 글라스를 촬영하는 광학 센서, 커버 글라스를 진동시키는 진동판을 포함하며 적어도 조명, 광학 센서, 진동판 중 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함하고, 진동판에는 직선 운동을 하는 적어도 하나 이상의 액추에이터가 구비되어 커버 글라스의 적어도 일측을 상하로 진동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

다각도 커버 글라스 분석 장치{MULTI-ANGLE COVER GLASS ANALYSIS APPARATUS}

본 발명은 커버 글라스의 분석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 및 카메라 판정을 이용한 디스플레이용 커버 글라스의 자동화 검사 공정에 있어서, 이송되는 커버 글라스를 회전시켜 다양한 각도로의 영상 획득이 가능하여 보다 신뢰성 높은 결함 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치에 관한 것이다.

LCD 디스플레이, OLED 디스플레이 등의 디스플레이 장치에는 해당 디스플레이를 보호하기 위한 커버 글라스가 장착된다. 일반적으로, 이러한 커버 글라스는 용융 제조공정을 거쳐 완성되는데 이렇게 완성된 커버 글라스는 검사 공정에 보내져서 미세한 상처나 이물 등의 결함의 유무에 대한 검사를 거치게 된다. 최근 소형의 디스플레이가 필수적으로 장착되는 스마트 폰이나 태블릿 피씨 등의 휴대용 디지털 기기에 대한 관심이 급증하였는데, 이러한 휴대용 디지털 기기의 폭발적인 보급으로 인하여 커버 글라스 검사 공정 및 장치에 대한 관심도 더욱 증가하고 있다. 특히 휴대용 디지털 기기의 경우 일반적인 사용 태양에 있어서, 사용자의 육안과 기기와의 거리가 매우 근접하게 되므로 커버 글라스의 결함 여부가 해당 기기의 품질에 직접적인 영향을 미치게 되므로 그 분석 공정은 더욱 중요하게 되었다.

이러한 커버 글라스의 분석 공정에 사용되는 장치는, 이송용 롤러 상에 수평으로 커버 글라스를 적재하고, 이송용 롤러로 커버 글라스를 수평으로 이동시키면서 커버 글라스에 광원을 조사하고, 그로부터 반사, 회절, 산란되어서 나오는 광을 이미지 센서, 즉 카메라로 감지하여 컴퓨터로 분석하는 것으로 커버 글라스의 결함을 자동으로 검출하는 방법이 이용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2007-0121820호, 미국 등록특허 제7551274호 등의 종래 기술에서는 이와 같은 방식의 분석 공정 및 장치가 개시되고 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 분석 정확도가 떨어져 결함 검출에 한계가 있다는 문제점이 있으며 특히, 더 높은 분석 정확도가 요구되는 스마트 폰용 커버 글라스의 결함 판정에는 만족할 만한 결과를 보이지 못하고 있다. 또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된, 본 출원인의 대한민국 등록특허 제10-1505498호에서는 검사 중의 커버 글라스를 진동시키기 위한 진동판 및 회전축을 보유한 커버 글라스 분석 장치에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기 발명에 따르면 커버 글라스를 하나의 축에 대하여만 회전시킬 수 있어 다양한 각도로의 촬영 분석에는 한계가 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술들이 가지고 있던 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 커버 글라스의 분석에 있어 커버 글라스를 회전시키고, 이로 인하여 이미지 센서의 촬영 각도를 다양화하여 더욱 정확한 결함의 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 단순한 구조로 커버 글라스를 회전시킬 수 있는 커버 글라스 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 적어도 두 개의 회전축 평면에서 회전시켜 더욱 다양한 각도로의 조광 및 영상 획득이 가능한 커버 글라스 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 컴퓨터 판정을 이용한, 디스플레이 장치용 커버 글라스의 자동 분석 장치에 있어서, 커버 글라스를 향해 빛을 방사하는 조명; 커버 글라스를 촬영하는 광학 센서; 커버 글라스를 진동시키는 진동판;을 포함하며 적어도 조명, 광학 센서, 진동판 중 어느 하나를 제어하는 제어부;를 포함하고, 진동판에는 직선 운동을 하는 적어도 하나 이상의 액추에이터가 구비되어 커버 글라스의 적어도 일측을 상하로 진동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 커버 글라스 분석 장치는, 다양한 촬영 각도에서 커버 글라스를 분석할 수 있어 결함 검출율을 크게 높일 수 있다.

또한 본 발명의 커버 글라스 분석 장치는, 단순한 구조로 커버 글라스를 정밀하게 진동 내지 회전시킬 수 있어 더욱 다양한 각도로의 조광 및 영상 획득이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도,
도 2는 상기 커버 글라스 분석 장치의 제어부를 제외한 전체 구조를 간략히 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동판(400)과 그 하단에 배치되는 액추에이터의 구조를 단순화하여 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 동작 모습을 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면의 가독성을 위하여 도면상 대칭되는 구조이거나 동일한 구성임이 용이하게 확인될 수 있는 경우에는 일부 도면상의 부호를 생략하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이며 도 2는 상기 커버 글라스 분석 장치의 제어부를 제외한 전체 구조를 간략히 나타낸 측면도이다. 평행 이송 수단(100)은 분석 대상인 커버 글라스(1)를 평행한 이송방향(도 2에서 화살표로 표시)으로 이송한다. 따라서 평행 이송 수단(100)으로는 예를 들어, 벨트 컨베이어나 롤러 컨베이어, 체인 컨베이어, 공기부상 컨베이어 등 산업 현장에서 널리 쓰이는 컨베이어 장치가 사용될 수 있다.

광학 센서(200)는 평행 이송 수단(100)의 위쪽에 구비되며 아래쪽의 커버 글라스(1)를 촬영한다. 즉 광학 센서(200)는 진동판(400) 상의 특정 지점(조사부)을 촬영하는데, 이 때 커버 글라스(1)가 평행 이송 수단(100)에 의해 이송되면 광학 센서(200)는 커버 글라스(1)의 특정 지점을 순차적으로 촬영하게 된다. 여기서 조명(300)은 이송되는 커버 글라스(1)를 향해 특정 파장의 빛, 예를 들어 가시광선이나 자외선 파장의 빛을 조사하게 되고 결국 광학 센서(200)는, 조명(300)에 의하여 커버 글라스(1)로부터 방출되는 산란광 내지 회절광을 촬영하게 된다. 이 때 광학 센서(200)는 촬영된 영상을 제어부(500) 또는 실시예에 따라 컴퓨터 등의 기타 영상 판독 수단(미도시)으로 전송하여 영상을 분석하도록 하며 제어부(500)나 영상 판독 수단은 영상에서의 이상 유무를 분석하여 최종적으로 커버 글라스(1)의 결함 여부를 판정하게 된다. 이와 관련한 산란광 내지 회절광을 이용한 투명 소재의 결함 검출 방법은 종래 기술에 따를 것이며 본 발명의 특징으로는 볼 수 없다 할 것이므로 이 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다. 여기서 광학 센서(200)는 커버 글라스(1) 이송 방향에 직각 방향으로의 직선 부위를 감지하는 라인 스캔 카메라인 것이 바람직하다.

조명(300)은 하나 혹은 다수가 구비될 수 있으며 이송되는 커버 글라스(1)를 향해 그 분석을 위한 특정 파장, 예를 들어 가시광선이나 자외선 파장의 빛의 빛을 발산한다. 조명(300)은 진동판(400)의 특정 지점(조사부)을 향해 빛을 발산하는데, 조사부는 진동판(400)의 중간 지점 상에 형성됨이 바람직하다. 여기서 광학 센서(200)로 라인 스캔 카메라를 사용할 경우에는, 조명(300) 역시 조사부를 향하여 이송 방향에 직각 방향으로의 직선형 광을 방출하는 것이 바람직하다.

진동판(400)은 평행 이송 수단(100)의 일측에 마련되는데, 도 2에서 볼 수 있듯이 평행 이송 수단(100)의 일부를 대체하는 형태로 평행 이송 수단(100) 중간 상에 삽입될 수 있다. 진동판(400)의 양 측면에는 모터 등의 장치로 인하여 자발적으로 회전할 수 있는 롤러(420)가 다수 구비되어 커버 글라스(1)의 측면과 압박 접촉하며, 커버 글라스(1)를 이송시킴과 동시에 진동판(400)의 진동 시 커버 글라스(1)가 진동판과 함께 진동할 수 있도록 커버 글라스(1)를 고정시키는 역할을 한다. 롤러(420)는 물론 예시적인 구성이며 커버 글라스(1)를 진동판(400)상에 고정시키는 고정 수단과 커버 글라스(1)를 진동판(400)으로 진입시키고 검사 후 진출시키는 다른 이송 수단(예를 들어 로봇암 등)이 구성될 수도 있는 것이다.

진동판(400)에는 직선 운동을 하는 액추에이터(410)(도 2에는 각 액추에이터를 410a, 410b로 표시함)가 다수 구비되어 있다. 따라서 상기 액추에이터들(410a, 410b)의 상대적인 상하 운동으로, 이송방향과 평행하게 놓였던 진동판(400)의 각도가 변화하게 된다. 액추에이터(410)는 두 개 이상 구성되며 더 많은 수의 액추에이터(410)가 구성될 수록 진동판(400)은 더욱 다양한 각도로 움직일 수 있다는 것은 충분히 예측할 수 있다. 액추에이터(410)와 진동판(400)은 원활한 상대적 움직임을 위하여 회전 운동을 하는 관절 구조로 연결될 수 있다. 다수의 액추에이터(410)는 진동판(400)의 가장자리와 연결되는 것이 바람직하다.

제어부(500)는 예를 들어, 적어도 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 다른 구성요소, 즉, 평행 이송 수단(100), 광학 센서(200), 조명(300), 진동판(400)과 연결되며 이들 구성요소를 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 역할에는 예를 들어, 평행 이송 수단(100)의 이송 속도, 추후 설명할 진동판(400)의 움직임 및 광학 센서(200)의 영상 촬영 타이밍을 제어하거나 조명의 온, 오프(on, off)를 제어하는 역할을 포함할 수 있다. 추가적으로 광학 센서(200)에서 획득한 산란광 내지 회절광 영상을 분석하여 결함 보유 여부를 판독하는 판독 기능을 보유할 수도 있다.

이상 설명한 실시예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 작동에 있어, 커버 글라스(1)는 평행 이송 수단(100)에 의하여 이송 방향으로 수평으로 이동한다. 이동하는 커버 글라스(1)가 진동판(400)에 진입하면서 롤러(420)가 커버 글라스(1)의 측면과 접촉하게 되고 이 롤러(420)는 상기 이송방향으로 커버 글라스(1)를 이송시킬 수 있도록 자발적으로 회전한다. 결국 커버 글라스(1)가 진동판(400) 영역에 진입하면서는 평행 이송 수단(100)이 아닌 롤러(420)에 의하여 이송이 지속된다. 전술한 대로 상기 롤러(420)는 예시적인 것이며 다른 이송 수단으로 대체될 수도 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동판(400)과 그 하단에 배치되는 네 개의 액추에이터(410)(도 3에서는 각 액추에이터를 410a, 410b, 410c, 410d로 표시함)의 구조를 단순화하여 도시한 것이다. 각 액추에이터들(410a, 410b, 410c, 410d)은 진동판(400)의 가장자리에 배치되고, 도면에서는 상세히 표시하지 않았으나 진동판(400)과의 상대적인 움직임을 위하여 회전 관절로 연결되어 있다. 액추에이터들(410a, 410b, 410c, 410d)은 독립적으로 상하로 직선운동할 수 있으며 따라서 각 액추에이터들의 움직임에 따라 그와 연결된 진동판(400)은 회전하거나 직선운동할 수 있다. 결국 도면상 좌측의 두 액추에이터(410a, 410d)가 같은 속도로 하강하고 우측의 두 액추에이터(410b, 410c)가 같은 속도로 상승하면 진동판(400)은 도면 상에 표시한 x 축으로 회전하게 되며 하단의 두 액추에이터(410a, 410b)와 상단의 두 액추에이터(410d, 410c)가 같은 속도로 상대운동하게 되면 진동판(400)은 y축으로 회전하게 된다. 다수의 액추에이터(410)가 진동판의 가장자리에 구성될 수 있으므로 종래 기술(등록특허 제10-1505498호)에서 진동판(400)의 중심부에 회전축을 구비한 것과는 달리 진동판(400)의 중심부를 비워둘 수 있다. 따라서 진동판(400)을 투명으로 구성하여, 도 2에서 예시한 것과는 달리, 광학 센서(200)를 진동판(400)의 하단 중심부에 배치하여 조명(300)으로 인해 유발되는 투과광을 촬영하고 분석대상으로 삼을 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 동작 모습을 나타낸 측면도이다. 실제 커버 글라스의 검사 공정에 있어서, 커버 글라스(1)가 진동판(400) 영역에 진입하여 조사부를 통과하기 시작하면 조명(300)은 조사부를 향해 빛을 방출하고 광학 센서(200)는 조사부를 향하여 제어부(500)의 제어에 따라 이송되는 커버 글라스(1)를 특정의 속도, 예를 들어, 초당 25장 정도로 촬영하게 된다. 이 때 진동판(400)은 역시 제어부(500)의 제어에 따라 진동(회전운동 내지 직선운동)하기 시작하는데 예를 들어, 초당 1회로 진동할 수 있다. 진동에 의하여 진동판(400)은 롤러(420)에 의해 고정되는 커버 글라스(1)와 함께 동시에 같은 각도로 진동을 반복하게 된다. 이러한 진동으로 각도를 달리하는 커버 글라스(1)의 다수의 산란광 내지 회절광 이미지를 1초의 시간 내에서 획득할 수 있게 된다. 이 때 커버 글라스(1)의 이송 속도를 충분히 낮춘다면 사실상 커버 글라스(1)의 동일 부위에 대한 다수의 산란광 내지 회절광 영상을 1초에 획득할 수 있게 되는 것이다. 이렇게 본 발명에서는 진동판(400)이 빠른 속도로 진동하면서 광학 센서(200)로 영상을 획득하므로 동일 부위에 대한 다양한 조사 각도의 영상을 획득하여 이를 제어부(400) 내지 판독 컴퓨터가 분석하는 것으로 결함의 검출율을 높일 수 있다. 즉 결함의 종류 및 그 형태에 따라 분석용 광의 특정 조사 각도에서는 검출이 되지 않는 경우가 있는데, 본 발명에서와 같이 다양한 조사 각도에서 분석용 광을 조사하고 이에 대해 분석한다면 결함의 검출률이 크게 높아질 수 있다.

1: 커버 글라스 100: 평행 이송 수단
200: 광학 센서 300: 조명
400: 진동판 410: 직선 운동 액추에이터
500: 제어부

Claims (1)

1. 커버 글라스의 자동 분석 장치에 있어서, 자동 분석 장치는:
   커버 글라스를 향해 빛을 방사하는 조명과;
   커버 글라스를 촬영하는 광학 센서와;
   커버 글라스를 진동시키는 진동판을 포함하며 적어도 조명, 광학 센서, 진동판 중 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함하고,
   진동판에는 직선 운동을 하는 적어도 하나 이상의 액추에이터가 구비되어 커버 글라스의 적어도 일측을 상하로 진동시키는 것을 특징으로 하는 커버 글라스의 자동 분석 장치.

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