KR20200047104A - 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

피사체의 일측에 위치되고, 피사체의 일측에서 피사체를 향하여 광선을 조사하는 광원; 피사체의 타측에 위치되어 광원에서 조사된 광선이 투영되는 스크린; 및 스크린에 투영된 광선에 의해 발생한 피사체의 그림자를 촬상하는 카메라;를 포함하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치가 소개된다.

Description

비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMAGE ACQUISITION USING VISION CAMERA}
본 발명은 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 공구의 전체 이미지를 한번에 획득하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 비전 카메라를 이용하여 대상을 촬영하고, 촬영한 이미지를 분석하여 유용한 정보를 생성하는 기술이 다양한 분야에서 이용된다. 예를 들어, 공구를 촬영하여 공구의 형상을 인식하거나 공구의 수치를 측정하는데 이용된다. 또한, 평판디스플레이, 유리 기판, LCD, 차량용 유리 등 많은 산업에서 촬영한 이미지를 통해 대상의 이물이나 돌기 등의 불량 여부를 판단한다.
종래의 비전 카메라를 이용하는 경우 조명 및 카메라의 위치에 따라 이미지의 왜곡이 크게 발생하여 카메라 또는 피사체를 이동시키는 장치를 이용하여 카메라로 촬영하는 피사체의 촬영부가 카메라의 중심부에 위치하도록 이동시켜 촬영하였다.
또한, 피사체의 전체 형상을 촬영하기 위하여는 카메라 또는 피사체를 이동시키는 장치를 이용하여 카메라 또는 피사체를 이동시키면서 수차례 촬영하여 얻은 이미지를 병합하여 전체 이미지를 형성해야 한다.
따라서, 종래 기술에 따르면 카메라 또는 피사체를 이동시키는 장치가 별도로 요구되고, 카메라 또는 피사체의 이동을 제어하여야 한다. 또한, 피사체의 수치 측정시에는 카메라 또는 피사체의 위치값을 이용하여 보정하여야 하는 복잡한 과정이 요구된다.
또한, 피사체의 전체 이미지를 형성하기 위하여는 카메라 또는 피사체의 이동을 제어하는 알고리즘과 수차례 촬영하여 얻은 이미지를 병합하여 전체 이미지를 형성하는 복잡한 알고리즘이 요구되어 비전 카메라를 이용하여 이미지를 획득하는데 복잡한 과정과 장시간이 소요되는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1246958 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 피사체에 광선을 조사함으로써 발생하는 피사체의 그림자를 비전 카메라로 촬상하여 피사체의 이미지를 형성하는 기술을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 획득 장치는 피사체의 일측에 위치되고, 피사체의 일측에서 피사체를 향하여 광선을 조사하는 광원; 피사체의 타측에 위치되어 광원에서 조사된 광선이 투영되는 스크린; 및 스크린에 투영된 광선에 의해 발생한 피사체의 그림자를 촬상하는 카메라;를 포함한다.
피사체와 스크린 사이에 위치되고, 평면 형상의 스크린에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 광선 필터;를 더 포함할 수 있다.
광원은 스크린과 평행한 방향으로 연장되어 스크린 방향으로 광선을 조사할 수 있다.
광원은 광원의 스크린 방향 단면이 피사체의 스크린 방향 단면을 포함하도록 평면 방향으로 연장될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 획득 방법은 피사체의 일측에 위치된 광원에서 피사체를 향하여 광선을 조사하는 단계; 광원에서 조사된 광선을 피사체의 타측에 위치된 스크린에 투영하는 단계; 및 스크린에 투영된 피사체의 그림자를 카메라로 촬상하는 단계;를 포함한다.
광선을 스크린에 투영하는 단계 이전에, 피사체와 스크린 사이에 위치된 평면 형상의 광선 필터에서 스크린에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치 및 방법에 따르면, 카메라 또는 피사체를 이동시키는 장치 또는 제어 없이 피사체의 이미지를 획득할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 광원의 조사 각도에 따른 피사체의 형상 왜곡을 최소화하고, 한번의 촬상으로 피사체의 전체 이미지를 획득하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 획득 장치의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 획득 장치의 원리를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 획득 방법의 순서도를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 획득 장치의 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 획득 장치의 원리를 도시한 것이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 비전 카메라(300)를 이용한 이미지 획득 장치는 피사체(A)의 일측에 위치되고, 피사체(A)의 일측에서 피사체(A)를 향하여 광선을 조사하는 광원(100); 피사체(A)의 타측에 위치되어 광원(100)에서 조사된 광선이 투영되는 스크린(200); 및 스크린(200)에 투영된 광선에 의해 발생한 피사체(A)의 그림자를 촬상하는 카메라(300);를 포함한다.
피사체(A)는 공작기계에 이용되는 공구일 수 있고, 공구를 촬상하여 공구의 형상을 파악하거나 공구의 높이, 너비 등 공구의 수치를 측정할 수 있다.
광원(100)은 피사체(A)의 일측에서 타측으로 광선을 조사한다. 광원(100)은 피사체(A)에 백라이트를 조사하는 조명일 수 있다.
스크린(200)은 피사체(A)의 타측에 위치되어 광원(100)에서 조사된 광선이 스크린(200)에 투영된다. 특히, 피사체(A)의 일측에서 조사한 광선이 피사체(A)에 반사되거나 피사체(A)에 반사되지 않고 통과된 광선이 스크린(200)에 투영된다. 이에 따라, 스크린(200)에는 피사체(A)의 그림자가 형성되고, 카메라(300)는 피사체(A)의 그림자를 촬상한다.
카메라(300)는 비전 카메라(300)로 입력받은 이미지를 분석하여 유용한 정보를 생성할 수 있다. 피사체(A)의 그림자를 촬상함에 따라 피사체(A)와 카메라(300) 사이의 이동 없이 피사체(A)의 형상을 신속하게 인식할 수 있는 효과를 갖는다.
피사체(A)와 스크린(200) 사이에 위치되고, 평면 형상의 스크린(200)에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 광선 필터(400);를 더 포함할 수 있다. 광선 필터(400)는 수직으로 조사된 광선 또는 수직에 근접한 광선들만 투과시키는 장치로, 전반사 등을 이용하도록 특수한 재질로 형성되거나 별도의 필터링을 통하여 수직 광선만을 투과시킬 수 있다.
광선 필터(400)가 없는 경우, 다각도로 조사된 광선에 의해 스크린(200)에 형성된 피사체(A)의 그림자는 단부가 라운드 형상으로 뭉개지게 형성된다. 즉, 피사체(A)의 그림자가 피사체(A)의 단면을 정밀하게 투영하지 못하는 문제가 발생한다. 이에 따라, 광선 필터(400)의 구성을 더 포함함에 따라, 다각도로 조사된 광선에 의한 피사체(A)의 형상 왜곡을 최소화함으로써 정밀한 이미지를 획득할 수 있는 효과를 갖는다.
광원(100)은 스크린(200)과 평행한 방향으로 연장되어 스크린(200) 방향으로 광선을 조사할 수 있다. 특히, 광원(100)은 광원(100)의 스크린(200) 방향 단면이 피사체(A)의 스크린(200) 방향 단면을 포함하도록 평면 방향으로 연장될 수 있다.
즉, 광원(100)은 스크린(200)과 평행한 방향으로 연장된 평면 형상의 조명일 수 있고, 광원(100)은 피사체(A)를 포함하도록 피사체(A)보다 넓은 단면적을 가지도록 평면 방향으로 연장될 수 있다.
이에 따라, 피사체(A)의 단면을 포함하는 단면을 갖는 광원(100)에 의해 피사체(A)의 그림자를 형성하는 경계면이 선명하게 형성되어 피사체(A)의 형상을 보다 더 정밀하게 인식할 수 있는 효과를 갖는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 카메라(300)를 이용한 이미지 획득 방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 카메라(300)를 이용한 이미지 획득 방법은 피사체(A)의 일측에 위치된 광원(100)에서 피사체(A)를 향하여 광선을 조사하는 단계(S100); 광원(100)에서 조사된 광선을 피사체(A)의 타측에 위치된 스크린(200)에 투영하는 단계(S300); 및 스크린(200)에 투영된 피사체(A)의 그림자를 카메라(300)로 촬상하는 단계(S400);를 포함한다.
또한, 광선을 스크린(200)에 투영하는 단계(S300) 이전에, 피사체(A)와 스크린(200) 사이에 위치된 평면 형상의 광선 필터(400)에서 스크린(200)에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 단계(S200);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 광원 200 : 스크린
300 : 카메라 400 : 광선 필터
A : 피사체

Claims (6)

  1. 피사체의 일측에 위치되고, 피사체의 일측에서 피사체를 향하여 광선을 조사하는 광원;
    피사체의 타측에 위치되어 광원에서 조사된 광선이 투영되는 스크린; 및
    스크린에 투영된 광선에 의해 발생한 피사체의 그림자를 촬상하는 카메라;를 포함하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    피사체와 스크린 사이에 위치되고, 평면 형상의 스크린에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 광선 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    광원은 스크린과 평행한 방향으로 연장되어 스크린 방향으로 광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광원은 광원의 스크린 방향 단면이 피사체의 스크린 방향 단면을 포함하도록 평면 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 장치.
  5. 피사체의 일측에 위치된 광원에서 피사체를 향하여 광선을 조사하는 단계;
    광원에서 조사된 광선을 피사체의 타측에 위치된 스크린에 투영하는 단계; 및
    스크린에 투영된 피사체의 그림자를 카메라로 촬상하는 단계;를 포함하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    광선을 스크린에 투영하는 단계 이전에, 피사체와 스크린 사이에 위치된 평면 형상의 광선 필터에서 스크린에 수직으로 조사된 광선만을 투과시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 카메라를 이용한 이미지 획득 방법.
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