KR20200131487A - 3D shape measuring system of both-sides mounting electronic components using 2D X-ray image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양면 실장 형태의 전자부품에 대한 형상을 측정하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 서로 다른 방향의 엑스레이를 양면 실장 전자부품에 조사하고, 디텍터로부터 수집한 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 스테레오 비젼처리함으로써, 해당 양면 실장 전자부품에 대한 3차원 외관 형상을 측정할 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a system for measuring the shape of an electronic component in a double-sided mounting type. In particular, X-rays in different directions are irradiated onto a double-sided mounting electronic component, and two-dimensional X-ray images of different phases collected from a detector are stereoscopically The present invention relates to a technology capable of measuring a three-dimensional external shape of the double-sided electronic component by vision treatment.
현대 기술 산업은 소형화되는 추세로 비약적인 속도로 발전하고 있다. 특히, 각종 기술 산업에 사용되는 전자부품은 생산 기술 뿐만 아니라 생산된 제품의 불량 여부를 판단할 수 있는 검사 기술 또한 중요한데, 최근까지는 영상 정보를 이용한 전자제품의 2차원 평면 검사 기술을 사용하여 검사를 위한 측정을 수행하여 왔다.The modern technology industry is developing at a rapid pace with the trend of miniaturization. In particular, for electronic parts used in various technology industries, not only the production technology but also the inspection technology that can determine the defect of the produced product is also important. Until recently, inspection was performed using a two-dimensional plane inspection technology of electronic products using image information. Measurements have been made.
전자제품을 검사하기 위한 비파괴 검사수단으로 엑스레이 검사장치가 널리 알려져 있다.X-ray inspection devices are widely known as non-destructive inspection means for inspecting electronic products.
일반적으로 엑스레이의 파장은 원자크기 정도로 작아서 결정마다 고유한 회절무늬를 형성한다. 또한 에너지가 크기 때문에 물질에 대한 형광작용이 강하고 물질을 쉽게 투과할 수 있으며, 이 때 물질을 이온화시키는 특징이 있다. 그리고, 투과 시에는 물질의 밀도나 원자에 따라 투과율이 달라져 형광체에 충돌하는 에너지가 상이해진다. 이 원리를 이용한 엑스레이 검사 장치는 생체 내부를 촬영하는 의료장비와 일반 산업분야에 활용되는 비파괴 검사장비 등으로 널리 사용되고 있다. In general, the wavelength of X-rays is as small as an atomic size, forming a unique diffraction pattern for each crystal. In addition, since the energy is high, the fluorescence action on the material is strong and the material can be easily transmitted, and at this time, the material is ionized. In addition, during transmission, the transmittance varies depending on the density of the substance or the atom, and thus the energy impinging on the phosphor is different. X-ray inspection apparatuses using this principle are widely used as medical equipment for imaging the inside of a living body and non-destructive inspection equipment used in general industrial fields.
또한, 상기한 엑스레이 검사장치는 케이스 내부에 스테이지와, 엑스레이튜브와, 디텍터로 구성되어, 피측정물을 상기 스테이지에 위치시키고 상기 엑스레이튜브에서 엑스레이를 조사하여 상기 디텍터로 촬상하여 피측정물을 검사하도록 구성된다.In addition, the X-ray inspection apparatus is composed of a stage, an X-ray tube, and a detector inside the case, and inspects the object to be measured by placing an object to be measured on the stage and irradiating an X-ray from the X-ray tube to image the detector. Is configured to
한편, 근래에 들어서는 전자부품들도 복층으로 구성되어 있는 제품이 많아지고, 또 그 제품들을 검사할 때는 2차원의 평면적 검사뿐만 아니라 3차원의 입체적 검사가 필요하게 되었다.On the other hand, in recent years, more and more electronic components are also made of multi-layered products, and when inspecting the products, not only two-dimensional planar inspection but also three-dimensional three-dimensional inspection is required.
그러나, 현재 상기한 종래 엑스레이 검사장치는 단면 기판은 문제가 없지만 양면이나 다층 기판의 제품을 SMT 공정에서 생산하고 불량을 검사할 경우, 그 내부 상태까지도 투영하여 영상화하기 때문에, 땜납 불량과 반대쪽 면 접합 부품의 중첩 영상이 잘 구분이 되지 않아 엑스레이를 이용한 3차원 입체적 검사에 한계가 있다.However, the conventional X-ray inspection apparatus described above does not have any problem with single-sided boards, but when products of double-sided or multi-layered boards are produced in the SMT process and inspected for defects, even the internal state is projected and imaged, so that solder defects and opposite sides are bonded. There is a limit to three-dimensional inspection using X-rays because the superimposed images of parts are not well distinguished.
이에, 엑스레이를 이용하여 여러 장의 시료 단면 화상을 취득하고, 이들의 단면 화상으로부터 그 시료의 3차원 입체 형상 화상을 작성해 디스플레이에 표시할 수 있는 산업용 X선 CT장치가 개발되어 사용되고 있다. Accordingly, industrial X-ray CT apparatuses have been developed and used that can acquire cross-sectional images of several samples using X-rays, create a three-dimensional three-dimensional image of the sample from the cross-sectional images and display them on a display.
산업용 X선 CT장치는 다양한 각도에서 여러 장의 2차원 엑스레이 영상을 촬영한 후 이를 수학적으로 합성하여 3차원 영상으로 구성해 내는 3D CT 기술을 이용한다. 이때, 3차원 영상은 3차원 볼륨 데이터(Volume Data)로 구성되고, 산업용 X선 CT장치는 이를 활용하여 컴퓨터상에서 우리가 잘 인식할 수 있도록 가시화하게 된다.Industrial X-ray CT apparatus uses 3D CT technology that takes multiple 2D X-ray images from various angles and then mathematically synthesizes them to form a 3D image. At this time, the 3D image is composed of 3D volume data, and the industrial X-ray CT apparatus utilizes it to visualize it so that we can recognize it well on a computer.
그러나, 3D CT 기술을 이용하기 위해서는 시료에 대한 많은 양의 영상이 요구됨은 물론, 많은 영상을 재구성하기 위해 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. However, in order to use the 3D CT technology, a large amount of images are required for a sample, as well as a disadvantage that a large amount of time is required to reconstruct a large number of images.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 서로 다른 시간에 서로 다른 방향의 엑스레이를 조사하고, 엑스레이의 방출 위치에 연동되게 이동하는 양면 실장 전자부품을 통과한 엑스레이를 수광한 디텍터로부터 수집한 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 스테레오 비젼처리함으로써, 해당 양면 실장 전자부품에 대한 3차원 외관 형상을 보다 신속하게 측정할 수 있는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템을 제공함에 그 기술적 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created in view of the above circumstances, from a detector that irradiates X-rays in different directions at different times and receives the X-rays passing through the double-sided electronic component moving in conjunction with the X-ray emission position. By stereo vision processing the collected 2D X-ray images of different phases, 3D shape measurement for double-sided mounted electronic parts using 2D X-ray images that can more quickly measure the 3D external shape of the corresponding double-sided mounted electronic component The technical purpose is to provide a system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 3차원 형상 측정을 위한 양면 실장 전자부품을 이송시키는 이송 수단과, 상기 이송 수단의 상측에 위치되어 엑스레이를 방출하되, 중심점과 수직하는 위상각 0°인 방향과, 이 위상각 0°를 기준으로 양측에 대해 적어도 하나 이상의 위상차를 갖는 방향으로 서로 다른 시간에 엑스레이를 순차로 방출하는 엑스레이 발생부, 상기 이송 수단의 하측에 상기 영면 실장 전자부품과 동일한 위치에 배치되고, 이송 수단과 동일한 속도로 이동하면서 양면 실장 전자부품을 통과한 엑스레이를 수광함으로써, 서로 다른 위치에서 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 획득하는 디텍터 및, 상기 이송 수단의 이송 속도에 대응하여 엑스레이 발생부를 통해 양면 실장 전자부품으로 적어도 3개 이상의 서로 다른 위상의 엑스레이를 방출하도록 제어함과 더불어, 상기 이송 수단 및 디텍터를 이동하도록 제어하고, 상기 디텍터로부터 서로 다른 시간에 수집되는 양면 실장 전자부품에 대한 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 스테레오 비젼 처리하여 각 특징점에 대한 높이값을 산출함으로써, 해당 양면 실장 전자부품에 대한 3차원의 외관 형상을 획득하는 형상 측정 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a transfer means for transferring a double-sided electronic component for measuring a three-dimensional shape, and a phase angle that is positioned above the transfer means to emit X-rays, but perpendicular to the center point An X-ray generator that sequentially emits X-rays at different times in a direction of 0° and a direction having at least one phase difference with respect to both sides based on the phase angle of 0°, and the zero surface mounted electronic component under the transfer means A detector that is disposed at the same position as and receives X-rays that have passed through the double-sided electronic component while moving at the same speed as the transfer means, thereby acquiring 2D X-ray images of different phases at different locations, and the transfer of the transfer means In response to the speed, at least three different phases of X-rays are emitted to the double-sided electronic component through the X-ray generator, and the transfer means and the detector are controlled to move, and collected at different times from the detector. Including a shape measuring device that obtains a three-dimensional external shape of the double-sided electronic component by calculating a height value for each feature point by stereo vision processing a 2D X-ray image of different phases of the double-sided electronic component. A three-dimensional shape measuring system for double-sided electronic components using a two-dimensional X-ray image is provided.
또한, 상기 형상 측정 장치는 양면 실장 전자부품의 양면을 구분하는 기준면에 대한 최대 높이값을 근거로 최대 높이값이 클수록 엑스레이 발생부의 중심점과의 위상차가 작은 위상차를 갖도록 중심점 기준의 양 측면에 대한 엑스레이 위상각을 각각 설정하고, 엑스레이 발생부를 통해 서로 다른 시간에 양 측면에 대한 위상각과 중심점에 수직하는 출 위상각 0°인 방향으로 엑스레이를 각각 방출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템이 제공된다.In addition, the shape measuring device includes x-rays on both sides of the center point so that the larger the maximum height value is based on the maximum height value for the reference surface that divides both sides of the double-sided electronic component, the smaller the phase difference from the center point of the x-ray generator. Using a two-dimensional X-ray image, characterized in that each phase angle is set, and X-rays are respectively emitted in a direction having a phase angle of both sides and an output phase angle of 0° perpendicular to the center point at different times through the X-ray generator. A three-dimensional shape measurement system for double-sided electronic components is provided.
또한, 형상 측정 장치는 엑스레이 발생부의 중심점에 수직하는 위치의 수직 영상과 엑스레이 발생부의 중심점 기준 제1 방향으로 기 설정된 위상차를 갖는 위치에서의 제1 측면 영상 및, 엑스레이 발생부의 중심점 기준 제2 방향으로 기 설정된 위상차를 갖는 위치에서의 제2 측면 영상을 수집하고, 수직 영상과 제1 측면 영상에 대한 제1 시차맵을 생성함과 더불어, 수직 영상과 제2 측면 영상에 대한 제2 시차맵을 생성하며, 수직 영상의 특징점을 기준으로 제1 시차맵과 제2 시차맵에서의 특징점을 매핑함으로서, 제1 시차맵과 제2 시차맵의 특징점간 시차를 산출하고, 산출된 시차를 평균을 취하여 해당 특징점에 대한 높이값을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템이 제공된다.In addition, the shape measuring apparatus includes a vertical image at a position perpendicular to the center point of the x-ray generator and a first side image at a position having a preset phase difference relative to the center point of the x-ray generator, and a second direction relative to the center point of the x-ray generator. Collects a second side image at a position with a preset phase difference, generates a first disparity map for the vertical image and the first side image, and generates a second disparity map for the vertical image and the second side image By mapping the feature points in the first disparity map and the second disparity map based on the feature points of the vertical image, the disparity between the feature points of the first disparity map and the second disparity map is calculated, and the calculated disparity is averaged. There is provided a three-dimensional shape measuring system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image, which is configured to determine a height value for a feature point.
또한, 형상 측정 장치는 엑스레이 발생부의 중심점에 수직하는 위치의 수직 영상에서 양면 실장 전자부품의 테두리 부분에서 동일한 거리값을 갖는 영역을 기준면으로 설정하고, 양면 실장 전자부품의 기준면에 대한 높이값을 추출하며, 추출된 기준면 높이값을 이용하여 형상의 상면 외관과 하면 외관을 분리하여 형상화하는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템이 제공된다. In addition, the shape measuring device sets an area having the same distance value at the edge of the double-sided electronic component in a vertical image at a position perpendicular to the center point of the X-ray generator as a reference plane, and extracts the height value of the reference plane of the double-sided electronic component. And, there is provided a three-dimensional shape measurement system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image, characterized in that the upper and lower appearances of the shape are separated and shaped using the extracted reference height value.
본 발명에 의하면, 양면 실장 전자부품에 대해 최소 3개 이상의 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 이용하여 이들에 대한 스테레오 비젼처리를 수행함으로써, 최소의 2차원 엑스레이 영상을 이용하여 양면 실장 전자부품에 대한 3차원의 외관 형상을 보다 신속하게 측정하는 것이 가능하다. According to the present invention, stereo vision processing is performed on the double-sided electronic component by using at least three or more 2D X-ray images of different phases, so that the double-sided electronic component is applied using the minimum 2D X-ray image. It is possible to more quickly measure the three-dimensional appearance shape for the.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도2는 도1에 도시된 엑스레이 발생부(100)와 디텍터(200)의 배치 구조를 설명하기 위한 도면.
도3은 도1에 도시된 양면 실장 전자부품(1)의 형상을 예시한 도면.
도4는 도1에 도시된 형상 측정 장치(300)에서의 스테레오 비젼 처리 과정을 설명하기 위한 도면.
도5는 도1에 도시된 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면.
도6은 도5에서 양면 실장 전자부품(1)에 대한 3차원 외관 형상을 측정하는 과정(ST500)을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면.1 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement structure of the
FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of the double-sided
FIG. 4 is a diagram illustrating a process of processing a stereo vision in the
5 is a view for explaining the operation of the three-dimensional shape measuring system for a double-sided mounted electronic component using a two-dimensional X-ray image shown in FIG.
6 is a view for explaining in more detail a process (ST500) of measuring a three-dimensional external shape of the double-sided
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the embodiments described in the present invention and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, the scope of the present invention is limited to the embodiments and drawings described in the text. Should not be construed as limited by That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only those effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in a commonly used dictionary should be construed as having the meaning of the related technology in context, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning that is not clearly defined in the present invention.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image according to a first embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템은 엑스레이 발생부(100)와, 디텍터(200) 및, 형상 측정 장치(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a 3D shape measurement system for a double-sided electronic component using a 2D X-ray image according to the present invention includes an
엑스레이 발생부(100)는 양면에 전자소자 등이 실장된 형태로 이루어지는 양면 실장 전자부품(1)이 놓여진 이송수단(10), 예컨대 컨베이어 밸트의 상측에 배치되어, 이송수단(10)측으로 일정 레벨의 엑스레이를 방출한다. The
그리고, 다수의 디텍터(200)는 이송수단(10)의 하측에 배치되어, 상기 검사 대상 물체(1)를 투과한 엑스레이를 수광함으로써 양면 실장 전자부품(1)에 대한 2차원 엑스레이 영상을 획득한다. In addition, a plurality of
이때, 엑스레이 발생부(100)는 이송수단(10)의 이동속도에 대응하여 일정 주기 단위로 엑스레이를 방출하며, 도2에 도시된 바와 같이, 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)을 기준으로 서로 다른 시간에 서로 다른 방향으로 임의의 위상각을 갖도록 엑스레이를 방출한다. 이를 위해 이송수단(10)에 배치되는 양면 실장 전자부품(1)의 이격 거리도 이를 만족하도록 이송수단(10)의 이송속도를 고려하여 적절히 설정된다.At this time, the
도2에는 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)에 수직하는 하방(0°)과, 이 중심점(C)을 기준으로 우측 방향으로 60°의 위상차(-60°)를 갖는 방향 및, 좌측 방향으로 60°의 위상차(+60°)를 갖는 방향으로 엑스레이를 방출하는 도면이 예시되어 있다. 즉, T1 시간에는 -60°위상의 엑스레이가 방출되고, T2 시간에는 0°위상의 엑스레이가 방출되며, T3 시간에는 +60°위상의 엑스레이가 각각 방출된다. In FIG. 2, a direction having a phase difference (-60°) of 60° downward (0°) perpendicular to the center point (C) of the
엑스레이 발생부(100)에서 도2와 같이 서로 다른 방향으로 동일한 위상차를 갖도록 엑스레이를 방출하게 되면, 이후 형상 측정 장치(300)에서 해당 양면 실장 전자부품(1)에 대한 3차원 외관을 형상화하는 과정이 보다 간단화될 수 있다. 본 발명에서는 경우에 따라 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)을 기준으로 각 방향에 대해 서로 다른 위상차를 갖도록 엑스레이를 방출하도록 실시하는 것도 가능하다. 예컨대, 우측방향으로 30°의 위상차를 갖고, 좌측방향으로 45°의 위상차를 갖도록 엑스레이를 방출할 수 있다. When the
또한, 도2에는 엑스레이 발생부(1000는 중심점(C)에 대하여 각 방향으로 하나의 위상차를 갖도록 엑스레이를 방출하도록 도시되어 있으나, 각 방향에 대해 2개 이상의 서로 다른 위상차를 갖는 엑스레이를 방출하도록 실시하는 것도 가능하다. 예컨대, 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)을 기준으로 각 방향에 대해 우측방향으로 60°와 30°의 위상차를 갖고, 좌측방향으로 30°와 45°의 위상차를 갖도록 엑스레이를 방출할 수 있다. In addition, in FIG. 2, the X-ray generator 1000 is shown to emit X-rays so as to have one phase difference in each direction with respect to the center point C, but is implemented to emit two or more X-rays having a different phase difference in each direction. For example, it is possible to have a phase difference of 60° and 30° in the right direction with respect to each direction based on the center point C of the
또한, 도2를 참조하면 디텍터(200)는 엑스레이 발생부(100)에서 방출되는 엑스레이 방출시점에 해당 엑스레이 방출위치에 대응되는 위치에 위치하도록 이동된다. 이때, 디텍터(200)는 이송수단(10)의 상면에 위치한 양면 실장 전자부품(1)과 동일한 위치의 이송수단(10)의 하면에 위치한 상태에서, 이송수단(10)과 동일한 속도로 이동될 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, the
즉, 엑스레이 발생부(100)는 중심점(C)과 수직하는 0°위상 위치를 포함하여, 서로 다른 방향에 대해 각각 적어도 하나 이상의 서로 다른 위상의 위치로 엑스레를 방출하고, 이에 대응하여 엑스레이 방출위치에 양면 실장 전자부품(1)과 디텍터(200)가 위치하도록 이송수단(10) 및 디텍터(200)를 이동 제어한다.That is, the
한편, 도1에서 형상 측정 장치(300)는 엑스레이 발생부(100)를 통해 서로 다른 위상의 엑스레이를 방출하도록 제어함과 더불어, 엑스레이 방출위치에 대응하여 이송수단(10) 및 디텍터(200)의 이동 속도를 제어하며, 디텍터(200)로부터 서로 다른 위치에서 수집된 양면 실장 전자부품(1)에 대한 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 스테레오 비젼 처리하여 각 특징점에 대한 높이값을 산출함으로써, 해당 양면 실장 전자부품(1)에 대한 3차원의 외관 형상을 획득한다. Meanwhile, in FIG. 1, the
이때, 형상 측정 장치(300)는 하나의 양면 실장 전자부품(1)에 대해 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)에 수직하는 위치의 수직 영상과 이 수직 영상을 기준으로 서로 다른 방향으로 기 설정된 위상차를 갖는 적어도 둘 이상의 위상차 영상을 이용하여 양면 실장 전자부품(1)의 3차원 외관 형상을 측정한다.At this time, the
본 발명에서 양면 실장 전자부품(1)은 도3에 도시된 바와 같이 PCB기판의 상면에 전자소자(U)가 실장됨과 더불어, PCB 기판의 하면에도 전자소자(D)가 실장되는 형태의 각종 전자부품으로, 상면의 전자소자(U)와 하면의 전자소자(D)는 서로 다른 외관 형상을 가질 수 있다. In the present invention, in the double-sided
이에, 형상 측정 장치(300)는 수직 영상에서 양면 실장 전자부품(1)의 테두리 부분의 동일 높이값을 값는 영역을 추출하여 이를 양면 실장 전자부품(1)의 양면을 구분하는 기준면 즉, PCB 기판으로 설정할 수 있다. 이를 통해 PCB 기판의 상면에 형성된 전자소자(U)의 높이와 PCB 기판의 하면에 형성된 전자소자(D)의 높이를 구분하여 형상화할 수 있다. Accordingly, the
즉, 형상 측정 장치(300)는 기준면보다 낮은 거리값은 상면, 기준면보다 큰 거리값은 하면으로 분류하고, 상면에 대해서는 거리값이 낮을수록 해당 위치 높이가 높고, 하면에 대해서는 거리값이 높을수록 해당 위치 높이가 높게 되도록 형상화한다.That is, the
또한, 형상 측정 장치(300)는 양면 실장 전자부품(1)에 대한 높이값을 포함하는 기본 정보를 근거로 높이값에 대응하여 엑스레이 위상각을 선택하고, 선택된 엑레이 위상각에 대응하여 엑스레이 발생부(100)와 이송수단(10) 및 디텍터(200)를 구동제어한다. 그리고, 형상 측정 장치(300)는 선택된 위상각 위치에서 디텍터(200)로 수집된 2차원 엑스레이 영상과, 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)과 수직하는 위치에서 디텍터(200)로부터 수집된 2차원 엑스레이 영상을 이용하여 양면 실장 전자부품(1)에 대한 형상을 측정할 수 있다.In addition, the
이때, 양면 실장 전자부품(1)에 대한 기본정보는 PCB기판 기준 상면 최대 높이값과, PCB기판 기준 하면 최대 높이값을 포함하고, PCB 두께를 더 포함할 수 있다.In this case, the basic information on the double-sided
또한, 형상 측정 장치(300)는 양면 실장 전자부품(1)의 높이값 범위별 엑스레이 위상각 정보를 미리 저장하고, PCB 기준 상면 최대 높이값과 PCB 기준 하면 최대 높이값 중 보다 높은 높이값을 근거로 엑스레이 위상각을 결정할 수 있다. In addition, the
이때, 높이값 범위별 엑스레이 위상각 정보는 양면 실장 전자부품(1)의 높이값이 클수록 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)과 보다 작은 위상차를 갖는 엑스레이 위상각을 갖도록 설정된다. 예컨대, 양면 실장 전자부품(1)의 높이값 10mm 에 대해서는 ±30°에 해당하는 엑스레이 위상각이 선택되고, 양면 실장 전자부품(1)의 높이값 5mm에 대해서는 ±60°에 해당하는 엑스레이 위상각이 선택될 수 있다.In this case, the X-ray phase angle information for each height value range is set to have an X-ray phase angle having a smaller phase difference from the center point C of the
또한, 형상 측정 장치(300)는 서로 다른 위상을 갖는 2개의 엑스레이 영상에서 매칭되는 특징점간의 시차(disparity)를 이용하여 해당 특징점의 높이를 산출하는 스테레오 비젼 처리를 수행하여 양면 실장 전자부품(1)을 3차원으로 형상화한다. 스테레오 비젼 처리 알고리즘은 서로 다른 위상의 영상에서 검출된 특징점의 검출값(시차)을 이용하여 사인그래프를 생성하고, 이를 수학식으로 역변환하며, 3차원 값의 밀도가 높은 부분을 경계면으로 인식하여 높이값을 산출함으로써, 대략적인 3차원 형상을 획득하는 등의 각종 알고리즘이 적용될 수 있다.In addition, the
도4에는 서로 다른 위상의 엑스레이 영상에 대한 스테레오 비전처리 과정이 예시되어 있다. 4 illustrates a stereo vision processing process for X-ray images of different phases.
도4를 참조하면, (A)에 도시된 바와 같이 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상은 특정 특징점까지의 거리에 대응하는 밝기값으로 나타난다. (B)에는 동일 시료에 대한 -30°와 0°및 +30°에 해당하는 영상을 각각 도시한 것으로, 서로 다른 위상의 영상은 높이차에 대응하여 동일 위치(특징점)에서 서로 다른 밝기값을 가짐을 알 수 있다. 즉, 스테레오 비젼은 서로 다른 위상의 영상에서 동일 위치에서의 밝기값 차이를 산출함으로써, (C)에 도시된 바와 같은 높이 영상을 획득하는 것이다.Referring to FIG. 4, as shown in (A), 2D X-ray images of different phases appear as brightness values corresponding to distances to specific feature points. (B) shows images corresponding to -30°, 0°, and +30° for the same sample, respectively, and images of different phases have different brightness values at the same position (feature point) corresponding to the height difference. You can see that it has. That is, stereo vision is to obtain a height image as shown in (C) by calculating a difference in brightness values at the same location in images of different phases.
이때, 형상 측정 장치(300)는 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)에 수직하는 디텍터에서 수집한 위상차 0°인 수직 영상과 서로 다른 위상차의 2차원 엑스레이 영상을 각각 비교하여 시차맵을 생성하고, 각 시차맵간의 특징점에 대한 시차 평균값을 이용하여 맵을 생성한다.At this time, the
예컨대, 형상 측정 장치(300)는 -30°위상의 엑스레이 영상과 0°위상의 엑스레이 영상을 비교하여 우측 시차맵을 생성하고, +30°위상의 엑스레이 영상과 0° 위상의 엑스레이 영상을 비교하여 좌측 시차맵을 생성하며, 우측 시차맵과 좌측 시차맵에서의 특징점을 매핑함으로써, 우측 시차맵과 좌측 시차맵의 특징점간 시차를 산출한다. 그리고, 우측 시차맵과 좌측 시차맵의 특징점간 시차의 평균값, 즉, "시차/2" 를 산출함으로써, 양면 실장 전자부품(1)에 대한 높이값을 획득할 수 있다. For example, the
이때, 우측 시차맵과 좌측 시차맵간의 특징점쌍은 0°위상의 엑스레이 영상에 기준하여 설정함으로써, 보다 정확하게 매핑하는 것이 가능하다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이 우측에서의 상측 또는 하측 높이와 좌측에서의 상측 또는 하측 높이에 차이가 있는 경우, 엑스레이 영상은 상면과 하면 특징점이 중첩되게 나타나 이에 대한 특징점들을 정확히 구분하기에 어려움이 있는 바, 본원 발명은 0°위상의 엑스레이 영상에 기준하여 특징점쌍을 매핑함으로써, 이러한 상황에서도 특징점을 보다 정확하게 판단할 수 있다. At this time, by setting a pair of feature points between the right parallax map and the left parallax map based on an X-ray image of 0° phase, it is possible to map more accurately. That is, as shown in Fig. 3, when there is a difference between the upper or lower height on the right and the upper or lower height on the left, the upper and lower feature points overlap, making it difficult to accurately distinguish the feature points. As such, the present invention maps a pair of feature points based on an X-ray image of 0° phase, so that even in such a situation, the feature points can be more accurately determined.
이어, 도5를 참조하여 본 발명에 따른 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템의 동작을 설명한다.Next, an operation of a three-dimensional shape measuring system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.
먼저, 이송 수단(10)의 상방으로 일정 거리 이격된 위치에 엑스레이 발생부(100)가 위치되고, 이송 수단(10)의 상면에는 측정대상인 양면 실장 전자부품(1)이 배치되며, 이송 수단(10)의 하측에는 양면 실장 전자부품(1)과 동일한 위치에 디텍터(200)가 배치된다. First, the
상기한 상태에서, 양면 실장 전자부품(1)에 대한 높이값을 포함하는 기본 정보가 형상 측정 장치(300)로 제공되면(ST100), 형상 측정 장치(300)는 양면 실장 전자부품(1)의 높이값에 대응되는 엑스레이 위상각을 결정한다(ST200). 예컨대, 높이값 10mm 양면 실장 전자부품(1)에 대해 -30°, 0°, +30°의 엑스레이 위상각으로 결정될 수 있다. In the above-described state, when basic information including a height value for the double-sided
또한, 형상 측정 장치(300)는 이송 수단(10)의 이동 속도를 고려하여 ST200 단계에서 결정된 위상각의 엑스레이가 방출되는 위치에 양면 실장 전자부품(1) 및 디텍터(200)가 존재하도록 엑스레이 발생부(100)에서 엑스레이 발생시키기 위한 펄스 형태의 엑스레이 발생 신호를 생성한다.In addition, the
그리고, 형상 측정 장치(300)는 엑스레이 발생 신호를 엑스레이 발생부(100)로 제공하여 서로 다른 시간에 서로 다른 위상각의 엑스레이를 방출하도록 제어함과 더불어, 이송수단(10)과 디텍터(200)가 동일한 속도도 이동되도록 제어한다(ST300).In addition, the
이러한 ST300의 과정에서 형상 측정 장치(300)는 디텍터(200)로부터 서로 다른 시점에 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 수집한다(ST400). In the process of the ST300, the
이때, 형상 측정 장치(300)는 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 이용하여 스테레오 비젼처리를 수행함으로써, 양면 실장 전자부품(1)에 대한 높이값을 산출하고, 이를 이용하여 3차원 외관 형상을 획득한다(ST500).At this time, the
즉, 형상 측정 장치(300)는 서로 다른 2차원 엑스레이 영상에서 동일 위치에 해당하는 특징점을 추출하여 매핑하고, 매핑된 특징점쌍간의 시차를 산출하며, 산출된 시차를 기 설정된 스테레오 비젼 알고리즘에 적용함으로써, 해당 위치(특징점)의 높이값을 산출할 수 있다. 그리고, 이러한 높이값에 대한 맵을 생성함으로써, 해당 양면 실장 전자부품(1)에 대한 외관 형상이 완성된다.That is, the
한편, 도6은 도5에서 양면 실장 전자부품(1)에 대한 3차원 외관 형상을 측정하는 과정(ST500)을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도6에서는 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)에서 수직한 위치에서 디텍터로부터 촬영되는 수직 영상과, 수직 영상에 앞서 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)과 우측 방향으로 일정 위상차를 갖는 위치에서 디텍터(200)로부터 촬영된 제1 위상차 영상 및, 수직 영상 이후 엑스레이 발생부(100)의 중심점(C)과 좌측 방향으로 일정 위상차를 갖는 위치에서 디텍터(200)로부터 촬영된 제2 위상차 영상을 이용하여 양면 실장 전자부품(1)에 대한 3차원 외관 형상을 측정하는 과정이 예시되어 있다. Meanwhile, FIG. 6 is a view for explaining in more detail a process (ST500) of measuring a three-dimensional external shape of the double-sided
도6을 참조하면, 형상 측정 장치(300)는 수직 영상과 제1 위상차 영상을 스테레오 비젼처리하여 제1 시차맵을 생성하고, 수직 영상과 제2 위상차 영상을 스테레오 비젼처리하여 제2 시차맵을 생성한다(ST510, ST520). Referring to FIG. 6, the
그리고, 형상 측정 장치(300)는 제1 시차맵과 제2 시차맵을 스테레오 비젼처리하여 특징점별 시차를 산출한다(ST530). 이때, 형상 측정 장치(300)는 수직영상의 특징점을 기준으로 제1 시차맵과 제2 시차맵간의 특징점을 매핑시킨다. 예컨대, 수직 영상의 특징점 "X"에 대해 제1 시차맵에서 "Y"가 매핑되고, 제2 시차맵에서 "Z"가 매핑된 경우, "Y"와 "Z"를 매핑시킨다.In addition, the
이어, 형상 측정 장치(300)는 ST530 단계에서 산출된 시차의 평균을 산출함으로써, 해당 특징점에 대한 높이값을 결정한다(ST540).Subsequently, the
이때, 형상 측정 장치(300)는 수직 영상에서 양면 실장 전자부품(1)의 기준면에 대한 높이값을 추출하고, 추출된 기준면 높이값을 이용하여 양면 실장 전자부품(1)의 상면 외관과 하면 외관을 분리하여 형상화하도록 실시할 수 있다. 여기서, 양면 실장 전자부품(1)의 기준면은 양면 실장 전자부품(1)의 외곽부분에서 동일한 거리값을 갖는 영역으로 설정할 수 있다. At this time, the
100 : 엑스레이 발생부, 200 : 디텍터,
300 : 형상측정장치,
1 : 양면 실장 전자부품, 10 : 이송수단.100: X-ray generator, 200: detector,
300: shape measuring device,
1: double-sided electronic component, 10: transfer means.
Claims (4)
상기 이송 수단의 상측에 위치되어 엑스레이를 방출하되, 중심점과 수직하는 위상각 0°인 방향과, 이 위상각 0°를 기준으로 양측에 대해 적어도 하나 이상의 위상차를 갖는 방향으로 서로 다른 시간에 엑스레이를 순차로 방출하는 엑스레이 발생부,
상기 이송 수단의 하측에 상기 영면 실장 전자부품과 동일한 위치에 배치되고, 이송 수단과 동일한 속도로 이동하면서 양면 실장 전자부품을 통과한 엑스레이를 수광함으로써, 서로 다른 위치에서 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 획득하는 디텍터 및,
상기 이송 수단의 이송 속도에 대응하여 엑스레이 발생부를 통해 양면 실장 전자부품으로 적어도 3개 이상의 서로 다른 위상의 엑스레이를 방출하도록 제어함과 더불어, 상기 이송 수단 및 디텍터를 이동하도록 제어하고, 상기 디텍터로부터 서로 다른 시간에 수집되는 양면 실장 전자부품에 대한 서로 다른 위상의 2차원 엑스레이 영상을 스테레오 비젼 처리하여 각 특징점에 대한 높이값을 산출함으로써, 해당 양면 실장 전자부품에 대한 3차원의 외관 형상을 획득하는 형상 측정 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템.
A transfer means for transferring the double-sided electronic component for measuring a three-dimensional shape;
It is positioned above the conveying means to emit X-rays, but at different times in a direction having a phase angle of 0° perpendicular to the center point and a direction having at least one phase difference for both sides based on the phase angle of 0°. An x-ray generator that sequentially emits,
Two-dimensional X-ray images of different phases at different positions by receiving X-rays that are disposed under the transport means at the same position as the permanently mounted electronic component, and while moving at the same speed as the transport means, passing through the double-sided electronic component A detector that acquires and,
In response to the transfer speed of the transfer means, control to emit at least three or more different phases of X-rays to the double-sided electronic component through the X-ray generator, and control to move the transfer means and the detector, and A shape that obtains a three-dimensional appearance of the double-sided electronic component by calculating the height value for each feature point by stereo vision processing 2D X-ray images of different phases of the double-sided electronic component collected at different times. A three-dimensional shape measuring system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image, comprising a measuring device.
상기 형상 측정 장치는 양면 실장 전자부품의 양면을 구분하는 기준면에 대한 최대 높이값을 근거로 최대 높이값이 클수록 엑스레이 발생부의 중심점과의 위상차가 작은 위상차를 갖도록 중심점 기준의 양 측면에 대한 엑스레이 위상각을 각각 설정하고, 엑스레이 발생부를 통해 서로 다른 시간에 양 측면에 대한 위상각과 중심점에 수직하는 출 위상각 0°인 방향으로 엑스레이를 각각 방출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템.
The method of claim 1,
The shape measuring device includes an x-ray phase angle for both sides of the center point to have a smaller phase difference from the center point of the x-ray generator as the maximum height value increases based on a maximum height value for a reference surface that divides both sides of a double-sided electronic component. Double-sided mounting using a two-dimensional X-ray image, characterized in that each is set and controlled to emit X-rays respectively in a direction having a phase angle of both sides and an output phase angle of 0° perpendicular to the center point at different times through the X-ray generator. 3D shape measurement system for electronic parts.
형상 측정 장치는 엑스레이 발생부의 중심점에 수직하는 위치의 수직 영상과 엑스레이 발생부의 중심점 기준 제1 방향으로 기 설정된 위상차를 갖는 위치에서의 제1 측면 영상 및, 엑스레이 발생부의 중심점 기준 제2 방향으로 기 설정된 위상차를 갖는 위치에서의 제2 측면 영상을 수집하고, 수직 영상과 제1 측면 영상에 대한 제1 시차맵을 생성함과 더불어, 수직 영상과 제2 측면 영상에 대한 제2 시차맵을 생성하며, 수직 영상의 특징점을 기준으로 제1 시차맵과 제2 시차맵에서의 특징점을 매핑함으로서, 제1 시차맵과 제2 시차맵의 특징점간 시차를 산출하고, 산출된 시차를 평균을 취하여 해당 특징점에 대한 높이값을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템.
The method of claim 1,
The shape measuring apparatus includes a vertical image at a position perpendicular to the center point of the x-ray generator, a first side image at a position having a preset phase difference in a first direction with respect to the center point of the x-ray generator, and a second direction with respect to the center point of the x-ray generator. Collecting a second side image at a position having a phase difference, generating a first disparity map for the vertical image and the first side image, and generating a second disparity map for the vertical image and the second side image, By mapping the feature points in the first disparity map and the second disparity map based on the feature points of the vertical image, the disparity between the feature points of the first disparity map and the second disparity map is calculated, and the calculated disparity is averaged to the corresponding feature point. A three-dimensional shape measurement system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image, characterized in that configured to determine a height value for the.
형상 측정 장치는 엑스레이 발생부의 중심점에 수직하는 위치의 수직 영상에서 양면 실장 전자부품의 테두리 부분에서 동일한 거리값을 갖는 영역을 기준면으로 설정하고, 양면 실장 전자부품의 기준면에 대한 높이값을 추출하며, 추출된 기준면 높이값을 이용하여 형상의 상면 외관과 하면 외관을 분리하여 형상화하는 것을 특징으로 하는 2차원 엑스레이 영상을 이용한 양면 실장 전자부품용 3차원 형상 측정 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The shape measuring device sets an area having the same distance value at the edge of the double-sided electronic component in a vertical image at a position perpendicular to the center point of the X-ray generator as a reference plane, and extracts a height value with respect to the reference plane of the double-sided electronic component, A three-dimensional shape measurement system for a double-sided electronic component using a two-dimensional X-ray image, characterized in that the upper and lower appearances of the shape are separated and shaped using the extracted reference surface height value.
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