KR20210148782A - 검사 대상물 표면의 결함을 검출하는 결함 검출 장치 - Google Patents

검사 대상물 표면의 결함을 검출하는 결함 검출 장치 Download PDF

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Abstract

이 발명은 검사 대상물 표면의 결함을 검출하는 결함 검출 장치에 관한 것으로서, 이 발명의 결함 검출 장치는, 검사 대상물이 이동하는 영역을 촬영하는 촬영 수단; 촬영 수단의 촬영 영역에 복수의 광을 조사하는 광원; 및 촬영 수단에 의해 촬영된 검사 대상물 표면의 이미지에 기초하여 검사 대상물 표면 상의 결함의 이미지를 검출하는 결함 이미지 형성 수단을 포함하고, 결함 이미지 형성 수단은, 촬영 수단을 통하여 획득한 대상물 표면의 이미지로부터 복수의 광에 의하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고, 복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성된 결함의 이미지를 형성하는 것이다.

Description

검사 대상물 표면의 결함을 검출하는 결함 검출 장치{Detection Device for Surface Defects of Material}
이 발명은 검사 대상물의 표면으로부터 결함을 검출하는 결함 검출 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 투명 코팅층 또는 배경 무늬와 같이 결함을 검출하려는 검사 대상물 표면에 검출을 방해하는 요소가 있는 경우에도 표면에 존재하는 결함의 3차원 이미지를 합성하여 결함을 검출할 수 있는 결함 검출 장치에 관한 것이다.
검사 대상물의 표면에 존재하는 결함을 검출하는 데에는 표면을 촬영하고 촬영된 영상의 이미지에서 결함의 이미지를 추출하는 방법과 장치가 널리 이용되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0135582호(문헌 1)에서는 '비전검사모듈 및 그를 가지는 소자검사장치, 비전검사방법'이라는 명칭의 발명을 개시하고 있다.
문헌 1의 발명에서는 서로 파장이 다른 복수 개의 측정광을 검사 대상물의 표면에 조사하고 각 측정광의 검사 대상물 표면에서의 반사 영상을 촬영하는 카메라를 두어, 각 카메라에서 촬영한 영상을 합성하여 검사 대상물 표면의 이미지를 획득한다.
문헌 1의 발명은 반도체 소자 등의 외관 검사에 적합한 것으로서, 서로 파장이 다른 복수의 측정광이 동일 위치로부터 조사되므로, 각각의 측정광의 반사광을 측정한 이미지는 실질적으로 동일한 각도에서 획득한 이미지이다.
그러나, 검사 대상물을 이루는 기재의 표면에 투명 코팅층이나 배경 무늬가 있는 경우에는 투명 코팅층에 의한 빛의 굴절과 반사에 의해, 문헌 1의 발명에 따른 검사 장치에서 얻을 수 있는 이차원적 이미지만으로는 결함의 검출이 이루어질 수 없다.
검사 대상물 표면에 존재하는 결함에 대한 3차원적 이미지를 얻기 위한 방법으로서는, 복수의 광원을 서로 다른 위치에 배치하고, 광원을 순차로 점등함으로써 카메라가 촬영한 복수 개의 광원에 따른 순차적인 이미지를 합성하여 결함에 대한 3차원의 이미지를 획득하는 방법이 이용된다.
그러나, 이러한 방법에서는 검사 대상물에 대해 순차로 광을 조사하여야 하므로, 예컨대, 제조 공정 중에서 이동하고 있는 검사 대상물의 경우에는 이동을 중지하고, 정지 상태에서 광의 순차적인 조사와 촬영이 이루어져야 하므로 검사 대상물의 이동이 중지되어야 한다는 문제점이 있다.
문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0135582호
이 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 검사 대상물의 이동 중에도 검사 대상물을 정지시키는 일이 없이 검사 대상물 표면을 촬영하여 표면에 존재하는 결함의 이미지를 획득하여 결함을 검출하는 것이 가능한 결함 검사 장치를 제공하려는 것이다.
전술한 이 발명의 해결 과제는 이 발명에 따른 결함 검출 장치에 의해 달성된다.
이 발명의 하나의 관점에 따른 결함 검출 장치는,
검사 대상물이 이동하는 영역을 촬영하는 촬영 수단; 촬영 수단의 촬영 영역에 검사 대상물의 표면에 경사진 방향으로 광을 조사하는 광원; 및 촬영 수단에 의해 촬영된 검사 대상물 표면의 이미지에 기초하여 검사 대상물 표면 상의 결함의 이미지를 검출하는 결함 이미지 형성 수단을 포함하고,
결함 이미지 형성 수단은, 촬영 수단을 통하여 획득한 대상물 표면의 이미지로부터 복수의 광에 의하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고, 복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성된 결함의 이미지를 형성하는 것이다.
이러한 이 발명의 하나의 관점에 따르면, 검사 대상물 표면에 대한 복수의 이미지에는 검사 대상물 표면에 존재하는 결함의 그림자 이미지가 포함되고, 그러한 그림자 이미지를 추출하고 합성함으로써 결함의 이미지를 형성할 수 있다.
이러한 이 발명의 하나의 관점에 대한 부가적 특징으로서,
광원은 촬영 영역을 둘러싸도록 복수 개가 배치되고, 결함 이미지 형성 수단은, 촬영 수단이 촬영한 검사 대상물 표면의 이미지의 정보를 이진화하여 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고, 복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 결함의 테두리를 검출하는 것일 수 있다.
이러한 부가적 특징에 따르면, 검사 대상물 표면에 대한 다방향의 그림자 이미지를 얻을 수 있고, 이미지의 이진화를 통하여 결함에 의해 생성되는 그림자가 아닌 다른 잡음 요소가 되는 이미지가 배제되어 명확한 결함 그림자의 이미지를 얻을 수 있다.
이 발명의 하나의 관점에 대한 추가의 특징으로서,
복수의 광원은 서로 다른 파장대의 광을 동시에 조사하고, 촬영 수단은 복수의 광원이 동시에 광을 조사하는 중에 이동 중인 검사 대상물의 표면에 대한 하나의 이미지를 획득하고, 결함 이미지 형성 수단은 복수의 광원의 파장대 각각에 상응하는 복수의 대역 필터를 검사 대상물 표면의 이미지에 적용하여 복수의 파장 대역별 이미지를 형성하고, 복수의 파장 대역별 이미지를 이진화하여 상기 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하는 것일 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 복수의 광원은 서로 다른 파장대의 광을 조사하므로, 하나의 촬영 수단에 의한 한번의 촬영에서 촬영되는 이미지에는 서로 다른 파장대를 갖는 이미지 정보가 포함되며, 대역 필터에 의해 이러한 이미지로부터는 복수 방향의 이미지를 얻을 수 있다.
이 발명의 하나의 관점에 대한 추가의 특징으로서,
검사 대상물이 촬영 영역 내에서 이동하는 동안, 복수의 광원 중에서 촬영 영역에서 검사 대상물이 위치하는 방향과 다른 방향에 위치하는 광원이 순차로 광을 조사하고 촬영 수단이 광원의 조사마다 검사 대상물의 표면을 촬영하여 검사 대상물의 표면에 대한 복수의 이미지를 획득하고,
결함 이미지 형성 수단은 촬영 수단이 촬영한 복수의 이미지를 이진화하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하는 것으로 구성될 수 있다.
또한, 촬영 수단은, 검사 대상물이 촬영 영역에서 이동하는 동안, 검사 대상물이 촬영 영역 내의 일측에 위치할 때의 하나 이상의 이미지 및 검사 대상물이 촬영 영역 내의 타측에 위치할 때의 하나 이상의 이미지를 획득하고,
결함 이미지 형성 수단은, 획득된 복수의 이미지를 이진화하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고, 복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성된 결함의 이미지를 형성하는 것으로도 구성할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 검사 대상물이 이동함에 따라 서로 다른 위치에서 광을 조사하고 검사 대상물에 대해 다른 위치에서 촬영이 이루어지므로, 검사 대상물 표면에 위치하는 결함에 대하여 서로 다른 방향에서의 그림자 이미지를 얻을 수 있다.
전술한 이 발명의 다양한 특징들에 따르면, 결함 검출 장치는 검사 대상물의 이동을 중지하는 일이 없이 결함의 다양한 그림자 이미지를 얻어서 결함의 이미지를 얻을 수 있다. 따라서 검사 대상물의 이송이나 제조를 중단하는 일이 없이 검사 대상물의 표면에 존재할 수 있는 결함의 검출이 신속하게 이루어진다.
도 1과 도 2는 이 발명의 제1 실시예에 따른 결함 검출 장치가 컨베이어 상에 배치된 상태를 보여주는 사시도 및 평면도이다.
도 3은 이 발명의 제2 실시예에 따른 결함 검출 장치가 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고 합성하여 검사 대상물 표면의 결함의 이미지를 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 이 발명의 제2 실시예에 따른 결함 검출 장치가 여러 파장대의 광을 동시에 조사하여 검사 대상물의 결함을 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 이 발명의 제3 실시예의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서, 이 발명에 따른 결함 검출 장치 및 방법의 실시예를 설명한다.
도 1과 도 2는 이 발명의 제1 실시예에 따른 결함 검출 장치가 컨베이어 상에 배치된 상태를 보여준다.
제1 실시예의 결함 검출 장치는, 촬영 수단으로서의 카메라(120), 복수 개의 광원(111 ~ 114), 및 결함 이미지 형성 수단(미도시)를 포함하여 구성되어 있다.
카메라(120)는 검사 대상물(20)를 운반하는 컨베이어(30)의 영역을 촬영하게 배치되어 있다. 카메라(120)는 결함 이미지 형성 수단에 연결되어 촬영한 영상을 전송한다.
검사 대상물(20)란, 표면에 결함이 있을 수 있는 물품을 지칭한다. 예를 들어, 검사 대상물(20)는 필름이나 시트 등의 제품일 수 있다. 검사 대상물(20)는 컨베이어(30)을 통하여 일 방향으로 이동한다. 특히 검사 대상물(20)의 표면에는 투명 코팅이 되어 있어서 투명 코팅에 의한 광의 굴절, 반사 등에 의해 투명 코팅 기저의 결함의 영상이 정확히 촬영되기 어려운 것이거나 무늬가 형성되어 있어서 이차원적인 촬영에 의해서는 무늬와 결함의 구별이 어려운 것일 수 있다.
카메라(120)는 컨베이어(30)의 상부에 배치되어, 컨베이어(30)의 일 영역에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 이에 따라, 카메라(120)는 컨베이어(30)를 통하여 운반되는 검사 대상물(20) 표면의 이미지를 획득할 수 있다.
광원(111 ~ 114)는 복수 개가 구비되어 각각이 카메라(120)의 촬영 영역(40)에 광을 조사한다. 이에 따라 촬영 영역(40)에는 복수의 광이 조사된다.
광원(111 ~ 114)은 적외선, 가시광선, 자외선 범위의 파장대에 속하는 파장대의 광을 발광한다. 예를 들어, 광원은 LED 등으로 이루어질 수 있다.
촬영 영역(40)은 카메라(120)에 의하여 촬영되는 3차원 공간 또는 2차원 평면의 특정 영역을 지칭한다. 예를 들어, 촬영 영역(40)은 카메라(120)의 렌즈로부터 형성되어 렌즈로부터 멀어질수록 넓어지는 공간을 지칭하는 것일 수 있다. 예를 들어, 촬영 영역(40)은, 카메라(120)에 의하여 획득되는 이미지에 나타나는 영역을 지칭하는 것일 수 있다.
복수의 광원은 촬영 영역(40)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 촬영 영역(40) 및 복수의 광원 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 제1 실시예에서 복수의 광원이 촬영 영역(40)을 둘러싸도록 배치된다는 것은, 카메라(120)의 시점으로 컨베이어(30)을 바라볼 때, 복수의 광원이 촬영 영역(40)을 둘러싸는 형태로 배치된다는 것일 수 있다. 도면과 달리 이 때 광원의 위치는 촬영 영역(40) 내일 수도 있고, 이 경우에는 촬영 영역(40)의 중앙을 복수의 광원이 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 제2 실시예에서, 복수의 광원은 고리 형태로 형성 및 배치되어 있다. 각 광원이 원형 고리의 일부 형태를 이루는 형태 및 위치로 되어 있다.
제1 및 제2 실시예에서 복수의 광원은, 복수의 광원 중 인접한 두 광원과 촬영 영역(40)의 중심이 이루는 각도가 모두 동일하도록 배치될 수 있다.
복수의 광원이 2개인 경우, 인접한 두 광원과 촬영 영역(40)의 중심이 이루는 각도는 180도이다. 복수의 광원이 3개인 경우, 임의의 인접한 두 광원과 촬영 영역(40)의 중심이 이루는 각도는 120도이다. 복수의 광원이 4개인 경우, 임의의 인접한 두 광원과 촬영 영역(40)의 중심이 이루는 각도는 90도이다
결함 이미지 형성 수단(미도시)은 카메라(120) 및 광원(111 ~ 114)을 제어하는 제어 모듈로서의 기능도 한다. 결함 이미지 형성 수단은 카메라(120) 또는 광원들(111 ~ 114)에 대하여 다양한 제어 신호를 생성하여 송신할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 각종 연산, 제어, 판독 및 기록을 수행하는 컴퓨터로 형성되거나 별도의 모듈로서 구성될 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 카메라(120)를 통하여 획득된 검사 대상물(20)의 이미지에 기초하여 검사 대상물(20) 상의 결함의 이미지를 형성하여 결함을 검출한다.
복수의 광이 조사되는 동안, 카메라(120)를 통하여 이동 중인 검사 대상물(20)의 이미지가 촬영되고 촬영된 이미지는 결함 이미지 형성 수단에 송신되어 입력된다.
종래의 기술과 달리, 이 발명에 따른 결함 검출 장치(100)는, 이동 중인 검사 대상물(20)의 이미지를 획득하여 검사를 수행할 수 있다. 종래의 기술은, 컨베이어(30)에서 검사 대상물(20)를 정지시킨 후 이미지를 획득하고, 검사를 수행한다. 이에 따라, 생산 공정이 일시 정지되어 생산 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이 문제를 해결하기 위하여 이 발명의 실시예에서, 결함 이미지 형성 수단은, 이동 중인 검사 대상물(20)를 정지시키지 않고 이미지를 획득함으로써, 컨베이어(30)을 정지시키지 않고 검사를 수행할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 복수의 광에 의하여 검사 대상물(20)의 표면에 형성되는 여러 방향의 그림자 이미지를 추출할 수 있다.
여러 방향의 그림자 이미지는 복수의 광원에서 조사되는 광이 검사 대상물(20)의 표면에 양각 또는 음각의 형태로 형성되는 결함에 조사됨에 따라 형성되는 것이다.
복수의 광원은 촬영 영역(40)을 둘러싸도록 배치되므로, 검사 대상물(20)이 촬영 영역(40) 내에 위치하는 경우, 복수의 광원(111' ~ 114')은 검사 대상물(20)를 둘러싸게 된다. 이에 따라, 검사 대상물(20)에 다양한 각도 및 방향으로 광이 조사된다.
제2 실시예에서 복수의 광원은 검사 대상물의 이동 방향을 기준으로 좌측 광원(111'), 우측 광원(114'), 상류측 광원(113') 및 하류측 광원(112')으로 구분될 수 있다.
예컨대, 양각의 결함이 검사 대상물 표면에 존재한다면, 좌측 광원(111')에서 광이 조사되는 경우, 검사 대상물(20)의 우측을 향하여 빛이 조사되어 우측 방향으로 결함의 그림자가 형성된다. 우측 광원(114')에서 광이 조사되는 경우, 검사 대상물(20)의 좌측을 향하여 빛이 조사되어 좌측 방향으로 그림자가 형성된다.
하류측 광원(112')에서 광이 조사되는 경우, 검사 대상물(20)의 상류측으로 빛이 조사되어 상류측 방향으로 그림자가 형성된다. 상류측 광원(113')에서 광이 조사되는 경우, 검사 대상물(20)의 하류측에 빛이 조사되어 하류측 방향으로 그림자가 형성된다.
검사 대상물(20)에 양각 또는 음각의 결함이 존재하는 경우, 양각 또는 음각 부분에 복수의 방향에서 광이 조사되면 이에 따라 복수 개 방향의 그림자가 형성된다.
예를 들어, 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 양각 부분에 우측에서 좌측으로 가는 방향의 광이 조사되면, 양각 부분의 좌측에 그림자가 형성된다. 예를 들어, 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 음각 부분에 상류측에서 하류측으로 향하는 방향의 광이 조사되면, 음각 부분 내부의 윗부분에 그림자가 형성된다. 즉, 광원과 검사 대상물(20)의 상대적인 위치, 광의 조사 방향, 결함의 종류(양각 또는 음각)에 따라, 그림자의 형성 방향 및 위치가 결정된다.
도 3은, 검사 대상물(20) 표면 상에서 좌측의 음각과 우측의 양각의 결함이 존재하는 경우를 보여준다. 제1그림자 이미지(11)는, 결함 이미지 형성 수단이 좌측 광원(111)의 광이 조사될 때 획득된 검사 대상물(20) 이미지에서 추출한 그림자 이미지다.
결함 이미지 형성 수단은 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40) 내에 위치하는 경우, 좌측 광원(111)의 광이 조사되도록 제어하면서 검사 대상물(20) 이미지를 획득하고, 획득된 이미지로부터 제1그림자 이미지(11)를 추출한다.
제2 그림자 이미지(12)는, 결함 이미지 형성 수단이 하류측 광원(112)의 광이 조사될 때 획득된 검사 대상물(20) 이미지에서 추출한 그림자 이미지다. 결함 이미지 형성 수단은 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40) 내에 위치하는 경우, 하류측 광원(112)의 광이 조사되도록 제어하면서 검사 대상물(20) 이미지를 획득하고, 획득된 이미지로부터 제2 그림자 이미지(12)를 추출한다.
제3 그림자 이미지(13)는, 결함 이미지 형성 수단이 상류측 광원(113)의 광이 조사될 때 획득된 검사 대상물(20) 이미지에서 추출한 그림자 이미지다. 결함 이미지 형성 수단은 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40) 내에 위치하는 경우, 상류측 광원(113)의 광이 조사되도록 제어하면서 검사 대상물(20) 이미지를 획득하고, 획득된 이미지로부터 제3 그림자 이미지(13)를 추출한다.
제4 그림자 이미지(14)는, 결함 이미지 형성 수단이 우측 광원(114)의 광이 조사될 때 획득된 검사 대상물(20) 이미지에서 추출한 그림자 이미지다. 결함 이미지 형성 수단은 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40) 내에 위치하는 경우, 우측 광원(114)의 광이 조사되도록 제어하면서 검사 대상물(20) 이미지를 획득하고, 획득된 이미지로부터 제4그림자 이미지(14)를 추출한다.
결함 이미지 형성 수단은, 검사 대상물(20)의 이미지를 이진화하여 복수 개 방향의 그림자 이미지를 추출하고, 추출된 복수개의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 결함의 이미지를 형성한다.
도 3을 참고하면, 결함 이미지 형성 수단은, 여러 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 양각 및 음각 중 적어도 하나를 결함의 이미지로 형성하여 검출할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 제1 그림자 이미지(11), 제2 그림자 이미지(12), 제3 그림자 이미지(13), 및 제4 그림자 이미지(14)를 합성하여 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 양각 또는 음각 형태의 결함의 이미지를 형성할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 여러 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 결함의 테두리를 검출한다.
복수의 광원은 각각 다른 위치에서 다른 방향의 광을 조사하므로, 복수의 광원에 의하여 발생하는 그림자는 각각 다른 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 여러 방향의 그림자 이미지가 합성된 결과물 이미지에는, 검사 대상물(20)의 표면에 형성된 결함의 테두리에 대한 이미지가 포함된다.
도 3을 참고하면, 제1 그림자 이미지(11), 제2 그림자 이미지(12), 제3 그림자 이미지(13), 및 제4 그림자 이미지(14)에는 각각 다른 방향으로 형성된 그림자 이미지가 존재하므로, 제1 그림자 이미지(11), 제2 그림자 이미지(12), 제3 그림자 이미지(13), 및 제4 그림자 이미지(14)를 합성한 결과물인 합성된 그림자 이미지(15)에는 검사 대상물(20)의 표면에 존재하는 결함의 테두리가 나타날 수 있다.
이하 도 4를 참고하여, 이 발명의 제2 실시예에서 광원으로서 여러 파장대의 광을 조사하는 광원을 이용하는 경우를 설명한다.
이 구성에서 복수의 광원(111' ~ 114')은, 각각 다른 파장대의 광을 조사하는 것이다. 이에 따라, 복수의 광원으로부터 조사되는 각각의 광은, 동시에 조사되는 각각 다른 대역의 파장을 가진다.
예컨대, 복수의 광원은 각각 적외선광, 가시광의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 파장대를 갖는 광을 조사하도록 구성되지만, 반드시 이와 같은 파장대를 가질 필요는 없고, 서로 파장대가 중첩되지만 않는다면, 어떠한 파장대를 가지도록 구성되어도 무방하다.
이 실시예에서, 결함 이미지 형성 수단은, 각각 다른 파장을 갖는 복수의 광이 동시에 조사되는 동안 이동 중인 검사 대상물(20)에 대한 하나의 이미지를 획득한다.
종래의 기술과 달리, 이 실시예에 따른 결함 검출 장치(100)는, 복수의 파장 광이 동시에 조사되는 상태에서 카메라(120)로 촬영을 하므로, 촬영 시간 및 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 검사 대상물이 적재되어 이동하는 컨베이어를 정지시키지 않게 된다.
결함 이미지 형성 수단은 파장대가 서로 다른 복수의 광이 동시에 조사되는 동안 각 파장대별 대역 필터를 이용하여 각 파장의 광강도의 피크 값이 제일 큰 화소의 이미지를 획득할 수도 있다.
이 경우, 결함 이미지 형성 수단은 각 파장대의 피크 값이 제일 큰 화소들의 집합으로 이루어지는 이미지로부터 검사 대상물(20) 표면에 형성되는 여러 방향의 그림자 이미지를 추출할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 여러 방향의 그림자 이미지를 획득하기 위해서는 복수의 광이 순차적으로 하나씩 조사되어야 한다. 이에 따라 검사 대상물(20)은 이동을 정지해야 한다.
반면, 이 실시예에서 결함 검출 장치(100)는, 서로 다른 파장대을 갖는 복수의 광을 동시에 조사하고, 각 파장대에 해당하는 광을 투과시키는 대역 필터를 활용하여, 여러 방향의 그림자 이미지를 형성시킬 수 있다. 이 경우, 조사되는 광의 전환이 필요하지 않으므로 검사 대상물을 정지시키는 일이 없이 여러 방향의 이미지를 획득할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 복수의 광의 파장대에 상응하는 파장대역을 갖는 대역 필터를 검사 대상물(20)로부터 촬영한 이미지에 적용하여, 복수의 파장 대역별 이미지를 획득할 수 있다.
구체적으로, 결함 이미지 형성 수단은, 복수의 대역 필터를 활용하여, 검사 대상물(20)의 이미지 상에서 복수의 광의 파장대 각각에 상응하는 파장대에서 광 강도의 피크 값을 검출함으로써, 하나의 이미지로부터 복수의 파장대역별 이미지를 획득할 수 있다.
파장 대역별 이미지는, 특정 파장의 광만 통과시키거나 차단하는 대역 필터가 적용되어, 특정 파장대의 광이 조사된 상태에서의 이미지이다.
예를 들어, 복수의 광원이 3개이고, 각 광원으로부터 조사되는 광의 파장 대역이 각각 390~430nm, 490~530nm, 650~700nm인 경우, 결함 이미지 형성 수단은, 획득된 하나의 검사 대상물(20) 이미지에 각 대역 필터를 적용하여, 390~430nm 대역의 광이 검사 대상물 표면으로부터 반사된 이미지, 490~530nm 대역의 광의 반사 이미지, 및 650~700nm 대역의 광의 반사 이미지를 획득할 수 있다.
파장대가 서로 다른 복수의 광원은 촬영 영역(40)을 기준으로 각각 다른 위치에 배치되므로, 각 파장의 광이 조사되는 상태의 이미지에는, 검사 대상물(20) 표면에 양각 또는 음각의 결함이 존재한다면, 각각 다른 방향으로 형성된 그림자 이미지가 포함된다.
결함 이미지 형성 수단은, 복수의 파장대역별 이미지 각각을 여러 방향의 그림자 이미지를 추출한다. 카메라(120)의 촬상소자를 이루는 각각의 화소에 입사된 광 성분에 의한 광 강도의 정보가 결함 이미지 형성 수단에 입력되고, 결함 이미지 형성 수단은 각각의 화소별 광 강도의 정보를 이진화한다. 예컨대, 특정 화소에 입사된 광 성분의 광 강도가 미리 정해진 임계값 이상이면 1, 일정값 미만이면 0으로 처리한다.
이와 같은 광 강도의 임계값은 광원들에 의해 경사지게 조사되어 형성되는 결함의 그림자에 상응하게 결정되어, 결함의 그림자 외의 이미지가 형성되는 화소들의 광 강도 값은 임계값 이상이 되도록 설정될 수 있다.
도 4에는 결함 이미지 형성 수단이 추출한 여러 방향의 그림자 이미지(10)가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 여러 방향의 그림자 이미지(10)로부터 합성된 그림자 이미지(15)가 나타난다. 결함 이미지 형성 수단은, 합성된 그림자 이미지(15)에 기초하여, 검사 대상물(20) 표면에 양각 또는 음각으로 형성된 결함을 검출할 수 있다. 합성된 그림자 이미지(15)에는 검사 대상물(20) 표면에 양각 또는 음각으로 형성된 결함이 어둡게 표시될 수 있다.
이하 도 5를 참고하여, 이 발명의 제3 실시예를 설명한다.
이 실시예에서, 검사 대상물(20)이 촬영 영역(40) 내에서 이동하는 동안, 촬영 영역(40)의 중앙을 기준으로 검사 대상물(20)이 위치하는 방향과 다른 방향에 위치하는 광원이 광을 조사하도록 하여 검사 대상물(20)에 대한 복수의 이미지가 촬영될 수 있다.
이를 위하여, 결함 이미지 형성 수단은, 검사 대상물(20)의 위치를 판단할 수 있다. 결함 이미지 형성 수단은, 카메라(120)를 통하여 획득되는 이미지 및 검사 대상물(20)의 이동 시간에 대하여 설정된 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 검사 대상물(20)의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 결함 이미지 형성 수단은, 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40) 내에서, 이동 방향을 중심으로 상류측 또는 하류측에 있는 것을 판정할 수 있다. 결함 이미지 형성 수단은, 촬영 영역(40) 내에서 검사 대상물(20)이 이동하는 경우, 검사 대상물(20)의 위치를 실시간으로 판단할 수 있다.
결함 이미지 형성 수단은, 컨베이어(30) 상에서 이동하는 검사 대상물(20)이 촬영 영역(40) 내에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 촬영 영역(40)의 중앙을 기준으로 검사 대상물(20)가 위치하는 방향과 다른 방향에 위치하는 광원이 광을 조사하고 동시에 카메라가 영상을 촬영하도록 제어한다.
이 실시예에서, 결함 이미지 형성 수단은, 검사 대상물(20)이 촬영 영역(40) 내에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 촬영 영역(40)의 중앙을 기준으로 검사 대상물(20)가 위치하는 방향에 기초하여 복수의 광원을 제어할 수 있다.
예를 들어, 검사 대상물(20)가 촬영 영역(40)의 상류측에 위치하는 경우, 즉 검사 대상물이 촬영 영역에 진입한 직후에는 반대측인 하류측 광원(113”)으로 광을 조사하여 검사 대상물(20)에 존재하는 양각의 그림자가 상류측으로 형성된 상태에서 촬영하여 검사 대상물(20)의 이미지를 획득한다.
이어서, 검사 대상물(20)이 촬영 영역(40)의 하류를 벗어나 중심측으로 진입하면, 좌측과 우측의 광원(111”, 114”)으로 광을 순차로 조사하고 각각의 광원(112, 113) 조사시에 카메라로 촬영을 하여 양각의 결함의 그림자가 각각 우측 및 좌측에 형성된 이미지를 얻는다.
이어서, 검사 대상물(20)이 하류로 이동하면 상류측 광원(112”)으로 광을 조사하고 촬영을 한다.
이와 같은 구성과 작용에 따르면, 검사 대상물이 이동하는 동안에 서로 다른 방향에서의 광의 조사 및 촬영이 순차로 이루어져, 검사 대상물 표면에 존재하는 결함에 대한 다각도의 그림자 이미지의 촬영이 가능하게 된다.
따라서, 광원의 파장대를 다르게 하고 대역 필터를 사용하지 않고도 결함에 대한 복수의 그림자 이미지를 얻을 수 있다.
이상으로 이 발명의 실시예들의 구성과 작동을 설명하였다. 이러한 실시예는 예시적인 것이다. 이 발명의 범위는 청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 이 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 이 발명의 범위에 포함된다.
비록 전술한 실시예와 관련하여 이 발명을 설명하였지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 이 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
111 ~ 114: 광원 120: 카메라
11 ~ 15: 이미지 20: 검사 대상물
30 : 컨베이어 40 : 촬영 영역

Claims (6)

  1. 검사 대상물 표면의 결함을 검출하는 결함 검출 장치로서,
    검사 대상물이 이동하는 영역을 촬영하는 촬영 수단;
    촬영 수단의 촬영 영역에 복수의 광을 조사하는 광원; 및
    촬영 수단에 의해 촬영된 검사 대상물 표면의 이미지에 기초하여 검사 대상물 표면 상의 결함의 이미지를 검출하는 결함 이미지 형성 수단을 포함하고,
    결함 이미지 형성 수단은,
    촬영 수단을 통하여 획득한 대상물 표면의 이미지로부터 복수의 광에 의하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고,
    복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성된 결함의 이미지를 형성하는 것인 결함 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    광원은 촬영 영역을 둘러싸도록 복수 개가 배치되고,
    결함 이미지 형성 수단은, 촬영 수단이 촬영한 검사 대상물 표면의 이미지의 정보를 이진화하여 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하고,
    복수 방향의 그림자 이미지를 합성하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 결함의 테두리를 검출하는 것인, 결함 검출 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    복수의 광원은 서로 다른 파장대의 광을 동시에 조사하고,
    촬영 수단은 복수의 광원이 동시에 광을 조사하는 중에 이동 중인 검사 대상물의 표면에 대한 하나의 이미지를 획득하고,
    결함 이미지 형성 수단은 복수의 광원의 파장대 각각에 상응하는 복수의 대역 필터를 검사 대상물 표면의 이미지에 적용하여 복수의 파장 대역별 이미지를 형성하고, 복수의 파장 대역별 이미지를 이진화하여 상기 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하는 것인, 결함 검출 장치.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    결함 이미지 형성 수단은, 복수의 대역 필터를 활용하여, 검사 대상물의 이미지 상에서 복수의 광의 파장대 각각에 상응하는 광강도의 피크값을 검출함으로써, 복수의 파장 대역별 이미지를 획득하는 것인, 결함 검출 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    검사 대상물이 촬영 영역 내에서 이동하는 동안, 복수의 광원 중에서 촬영 영역에서 검사 대상물이 위치하는 방향과 다른 방향에 위치하는 광원이 순차로 광을 조사하고 촬영 수단이 광원의 조사마다 검사 대상물의 표면을 촬영하여 검사 대상물의 표면에 대한 복수의 이미지를 획득하고,
    결함 이미지 형성 수단은, 촬영 수단이 촬영한 복수의 이미지를 이진화하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하는 것인 결함 검출 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    촬영 수단은, 검사 대상물이 촬영 영역에서 이동하는 동안, 검사 대상물이 촬영 영역 내의 일측에 위치할 때의 하나 이상의 이미지 및 검사 대상물이 촬영 영역 내의 타측에 위치할 때의 하나 이상의 이미지를 획득하고,
    결함 이미지 형성 수단은, 획득된 복수의 이미지를 이진화하여 검사 대상물의 표면에 형성되는 복수 방향의 그림자 이미지를 추출하는 것인, 결함 검출 장치.
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