KR20230022725A - 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 머신비전용 조명모듈의 검사장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈들의 광량과 광균일도가 균일하지 못함으로 인해 각각의 머신비전 장치별로 검사결과에 편차가 발생하게 되는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 정확하게 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성됨으로써, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 미리 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지하여 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공된다.
Description
본 발명은 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 검사를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈들의 광량과 광균일도가 균일하지 못함으로 인해 각각의 머신비전 장치별로 검사결과에 편차가 발생하게 되는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 정확하게 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 광량과 광균일도에 따라 각각의 장치별로 편차가 발생하여 검사결과의 일관성이 보장되지 못하는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 각각의 조명모듈에 대하여 광량과 광균일도를 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성됨으로써, 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 사전에 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법에 관한 것이다.
종래, 완제품이나 부품 등의 품질검사나 외관검사 등에 있어서, 카메라를 통해 얻어진 이미지로부터 측정대상의 불량 여부 및 결함을 검사하는 머신비전(machine vision) 장치가 널리 사용되고 있다.
즉, 머신비전 장치는 카메라와 영상인식 인공지능 알고리즘을 통해 사람이 눈으로 보고 판단하던 기존의 검사방식의 단점을 개선할 수 있으므로, 최근 불량 검수나 모니터링 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다.
또한, 머신비전 장치는, 일반적으로, 카메라와 렌즈를 포함하여 이루어지는 카메라 모듈과, 촬영을 위한 조명을 제공하는 조명모듈 및 인공지능 알고리즘을 이용하여 영상분석을 통해 결함 여부를 판별하는 영상분석모듈을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기한 바와 같은 머신 비전용 조명장치에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1781418호에 제시된 바와 같은 "머신 비전용 조명장치"가 있다.
더 상세하게는, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1781418호는, 관측대상의 상면 이미지를 취득하기 위하여 검사카메라 및 검사렌즈를 적어도 구비하는 제 1 광학계 및 제 1 광학계에 조명을 제공하기 위하여 동축조명, 제 1 링조명 및 제 2 링조명을 적어도 구비하는 제 1 조명계를 가지는 머신 비전용 조명장치에 있어서, 상기 제 1 광학계와 동일 방향으로 위치하며 관측대상의 측면 이미지를 취득하는 제 2광학계; 제 2 광학계와 동일 평면상에 위치하며 관측대상의 측면 이미지를 취득하도록 제 2 광학계와 관측대상의 측면 사이의 광경로 상에 장착되는 미러; 및 제 2 광학계와 미러가 위치하는 평면과 직교하는 평면상에 위치하되 제 1 조명계보다 낮은 위치에서 관측대상의 측면에 조명을 제공하는 제 2 조명계를 포함하여, 머신 비전의 공간적 제약과 난반사로 인한 노이즈의 영향을 최소화하면서 관측대상의 상면 및 측면에 대한 머신 비전의 가독성을 동시에 향상시킬 수 있도록 구성되는 머신 비전용 조명장치에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 종래, 머신 비전용 조명장치에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈들은 각각의 장치마다 조명의 광량이나 광균일도가 균일하지 못함으로 인해 동일한 검사장치 제품군에 대하여도 각각의 머신비전 장치별로 검사결과에 편차가 발생하게 되는 문제점이 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같이, 머신비전 장치에 있어서, 카메라를 통해 촬영된 이미지나 영상의 분석을 통해 결함 여부를 판별하는 특성상 같은 제품이라도 조명에 따라 검사결과가 달라질 수 있다.
더 상세하게는, 카메라를 통한 촬영시 요구되는 적정 조도에 비해 조명이 너무 밝거나 어두우면 촬영 결과물의 품질이 떨어지므로 검사결과가 부정확해질 수 있고, 아울러, 조명이 전체적으로 균일하게 조사되지 못하는 경우에도 정확한 촬영 결과물이 얻어지지 못함으로 인해 부정확한 검사결과가 도출될 수 있다.
따라서 머신비전 장치에 있어서, 검사대상이 되는 제품의 종류와 설치위치 등에 따라 조명모듈로부터 적절한 조명이 제공되어야 정확한 검사결과를 얻을 수 있으며, 이에, 정확한 검사결과를 위하여는 머신비전 장치에 구비되는 조명모듈에 조도 불균일 등과 같은 불량이나 결함이 없이 항상 일정 수준의 성능이 확보되어야 한다.
더욱이, 검사결과의 일관성 및 신뢰성을 위하여는 동일한 검사장치 제품군에 대하여 동일한 밝기 및 조명특성을 가지는 조명모듈이 설치되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위하여는 머신비전 장치의 설계시에 미리 조명모듈의 성능을 측정하고 조도 불균일 등과 같은 불량이나 결함 여부를 판단하여 부적합한 조명모듈을 선별하는 과정이 요구된다.
그러나 종래에는, 상기한 바와 같이 머신비전 장치에 구비되는 조명모듈의 광량 및 광균일도를 측정하여 조명모듈의 성능 및 불량 여부를 판단하고 요구기준에 맞는 조명모듈을 선별하여 적용하도록 할 수 있는 장치나 방법은 제시된 바 없었다.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여는, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 구비되는 조명모듈의 광량 및 광균일도를 측정하여 조명모듈의 성능 및 불량 여부를 판단하고 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 머신비전 장치 및 검사결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 머신비전용 조명모듈의 검사장치 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈들의 광량과 광균일도가 균일하지 못함으로 인해 각각의 머신비전 장치별로 검사결과에 편차가 발생하게 되는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 정확하게 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법을 제시하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 광량과 광균일도에 따라 각각의 장치별로 편차가 발생하여 검사결과의 일관성이 보장되지 못하는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 각각의 조명모듈에 대하여 광량과 광균일도를 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성됨으로써, 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 사전에 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법을 제시하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 머신비전용 조명모듈 검사장치에 있어서, 검사대상 조명모듈이 거치되는 조명거치부; 상기 조명거치부와 미리 정해진 일정 거리로 이격되어 설치되고 상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 광조사부; 상기 광조사부와 미리 정해진 일정 거리로 이격되어 설치되고 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 측정하기 위해 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사된 상기 광조사부의 영상을 촬영하도록 이루어지는 광측정부; 및 상기 검사장치의 전체적인 동작을 제어하고, 상기 광측정부를 통해 수신된 영상을 분석하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치가 제공된다.
여기서, 상기 검사장치는, 상기 검사장치의 동작 상태 및 분석결과를 포함하는 각종 정보를 출력하기 위한 모니터나 디스플레이를 포함하여 이루어지는 출력부; 및 주변 광원을 포함하는 외부 요인에 의한 간섭이나 오류발생을 방지하기 위해 상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈과 상기 광조사부 및 상기 광측정부를 차폐하기 위한 차폐막을 포함하여 이루어지는 차폐부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조명거치부는, 머신비전 장치에 사용되는 다양한 조명모듈을 크기에 관계없이 거치할 수 있도록 하기 위해, 볼스크류를 이용하여 사이즈 조절이 가능하면서 중심을 기준으로 동일한 거리를 유지할 수 있도록 형성되는 고정구를 포함하여 이루어지는 거치대나 고정지그의 형태로 구성되며, 조명모듈의 광축 정렬을 위해 상기 고정구를 X, Y 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 동시에, 조명모듈의 초점거리 조절을 위해 Z축 방향으로도 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 광조사부는 상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 반투명 스크린을 포함하여 구성되고, 상기 반투명 스크린은 상기 조명거치부에 거치된 상기 측정대상 조명모듈의 조명 초점거리만큼 이격되어 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 광측정부는 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사된 상기 반투명 스크린의 영상을 촬영하기 위한 카메라와 렌즈로 이루어지는 카메라 모듈을 포함하여 구성되고, 상기 카메라 모듈은 상기 반투명 스크린의 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 면의 반대면에 대한 영상을 촬영하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 광측정부의 상기 카메라 모듈을 통해 촬영된 영상을 영상분석 프로그램으로 분석하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고 정량적으로 수치화하며, 수치화된 값에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 상기 검사대상 조명모듈의 불량 여부를 판단하고 결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 마이크로프로세서(MCU)나 PC를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 검사장치는, 상기 조명거치부에 상기 검사대상 조명모듈을 거치하고, 상기 광조사부의 반투명 스크린으로 조명광을 조사한 다음, 상기 반투명 스크린의 반대측에 설치된 상기 광측정부의 카메라 모듈을 통해 상기 검사대상 조명모듈의 조명광이 조사된 상기 반투명 스크린의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 상기 제어부로 전송하여 상기 제어부의 프로세서나 PC에 설치된 영상분석 프로그램을 통해 영상분석을 수행하는 것에 의해 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고, 미리 정해진 기준에 근거하여 수치화된 값으로 정량화하여 출력하며, 정량화된 광량 및 광균일도에 근거하여, 미리 정해진 기준에 따라 상기 검사대상 조명모듈의 불량 여부를 판단하고 결과를 출력하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 머신비전용 조명모듈 검사방법에 있어서, 검사장치와 검사대상 조명모듈을 각각의 측정위치에 설치하는 설치단계; 상기 검사장치를 통하여 상기 검사대상 조명모듈에 대한 검사가 이루어지는 검사단계; 및 상기 검사단계의 검사결과에 근거하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고 불량 여부를 판별하는 분석단계를 포함하여 구성되고, 상기 검사장치는, 상기에 기재된 머신비전용 조명모듈 검사장치를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 각각의 조명모듈에 대하여 광량과 광균일도를 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공됨으로써, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 미리 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 측정하고 정량화하여 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공됨으로써, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 광량과 광균일도에 따라 각각의 장치별로 편차가 발생하여 검사결과의 일관성이 보장되지 못하는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 구체적인 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 머신 비전 장치에 적용되는 다양한 형태의 조명모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 조명거치부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 구체적인 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 머신 비전 장치에 적용되는 다양한 형태의 조명모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 조명거치부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈들의 광량과 광균일도가 균일하지 못함으로 인해 각각의 머신비전 장치별로 검사결과에 편차가 발생하게 되는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 정확하게 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 광량과 광균일도에 따라 각각의 장치별로 편차가 발생하여 검사결과의 일관성이 보장되지 못하는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결하기 위해, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 각각의 조명모듈에 대하여 광량과 광균일도를 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성됨으로써, 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 사전에 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)는, 크게 나누어, 광원, 즉, 검사대상 조명모듈이 거치되는 조명거치부(11)와, 조명거치부(11)와 일정 거리로 이격되어 설치되고 조명거치부(11)에 거치된 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 광조사부(12)와, 광조사부(12)와 일정 거리로 이격되어 설치되고 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 측정하기 위해 검사대상 조명모듈의 광이 조사된 광조사부(12)의 영상을 촬영하도록 이루어지는 광측정부(13)와, 상기한 각 부 및 검사장치(10)의 전체적인 동작을 제어하고, 광측정부(13)를 통해 수신된 영상을 분석하여 측정대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 검사장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 각 부 및 검사장치(10)의 동작 상태 및 분석결과를 포함하는 각종 정보를 출력하기 위한 모니터나 디스플레이를 포함하여 이루어지는 출력부(15) 및 주변 광원 등과 같은 외부 요인에 의한 간섭이나 오류발생 등을 방지하기 위해 조명거치부(11)에 거치된 조명모듈과 광조사부(12) 및 광측정부(13)를 차폐하기 위한 차폐막을 포함하여 이루어지는 차폐부(16)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기한 조명거치부(11)는, 후술하는 바와 같이, 머신비전 장치에 사용되는 다양한 조명모듈을 거치할 수 있도록 고정구의 크기 및 위치를 조절 가능한 거치대나 고정지그의 형태로 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 광조사부(12)는 조명거치부(11)에 거치된 측정대상 조명모듈의 광이 조사되는 반투명 스크린을 포함하여 구성될 수 있고, 상기한 광측정부(13)는 조명모듈의 광이 조사된 반투명 스크린의 영상을 촬영하기 위한 카메라와 렌즈를 포함하여 이루어지는 카메라 모듈로 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 제어부(14)는, 광측정부(13)의 카메라를 통해 촬영된 영상을 영상분석 프로그램으로 분석하여 광량 및 광균일도를 산출하고 정량적으로 수치화하며, 이와 같이 수치화된 값에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 조명모듈의 불량 여부를 판단하고 결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 마이크로프로세서(MCU)나 PC 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치의 구체적인 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)는, 조명거치부(11)에 조명모듈을 거치하고 광조사부(12)의 반투명 스크린에 조명광을 조사한 다음, 반투명 스크린의 반대측에 설치된 광측정부(13)의 카메라 모듈을 통해 조명광이 조사된 반투명 스크린의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 제어부(14)의 프로세서나 PC에 설치된 영상분석 프로그램을 이용하여 분석하는 것에 의해 광량 및 광균일도를 산출하고, 수치화 및 정량화를 통해 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 카메라를 통해 조명의 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 분석하여 광량과 광균일도를 산출하는 구성 및 처리과정의 보다 구체적인 내용은 기존의 카메라 모듈 및 상용 영상분석 프로그램 등을 이용하여 당업자가 적절히 구성할 수 있는 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 당업자가 종래기술의 문헌 등을 참조하여 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
계속해서, 도 3을 참조하면, 도 3은 머신 비전 장치에 적용되는 다양한 형태의 조명모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 머신비전 장치의 조명모듈은 조명의 조사방법과 배치방법에 따라 크게 경사조명, 동축조명, 간접조명, 배사조명 등으로 나누어지며, 이러한 경사/동축/간접 조명은 조명에서 조사된 빛이 검사대상체에서 반사되어 수광부(카메라 + 렌즈)로 입사되는 구조로서 조명의 각도에 따라 수광부 - >조명 -> 검사대상체의 순서로 구성되고, 배사조명은 조명에서 조사된 빛이 검사대상체에 가려지지 않거나 투과되어 수광부로 입사되는 구조로서 수광부 -> 검사대상체 -> 조명의 순서로 구성된다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)는, 이러한 다양한 형태의 조명모듈 모두에 적용 가능하도록, 기본적으로 배사조명의 형태의 광학계를 구성한 후 검사대상체가 위치하는 부분에 반투명 스크린을 설치하여 수광부 -> 반투명 스크린 -> 조명모듈의 형태로 구성된다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 조명거치부(11)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)는, 수광부와 스크린까지의 작업거리(Working Distance)는 고정되고 스크린과 조명모듈까지의 거리는 조명의 작업거리(Working Distance)에 따라 조절 가능하도록 구성되며, 이를 위해, 조명모듈을 고정하기 위한 지그(고정구)를 볼스크류 등을 이용하여 사이즈 조절이 가능하면서 중심을 기준으로 같은 거리를 유지하도록 제작한다.
이때, 장치의 외관은 주변광을 차폐할 수 있는 재질로 커버를 만들어 주변광의 영향을 최소화하도록 구성되며, 이와 같이 구성되는 검사장치를 제어하기 위한 S/W 및 영상 획득을 위한 촬영장치와 조명제어를 위한 시스템을 구비한 PC를 검사장치에 연결하여 구성된다.
여기서, 상기한 S/W는 영상의 획득시점과 조명을 제어하며, 스크린에 투영된 영상을 획득 및 분석하여 광원의 세기와 균일도를 분석하여 수치화하는 연산을 수행하도록 구성되고, 연산을 수행할 때에는 해당 조명모듈이 적용되는 실제 머신비전의 FOV(Field Of View)를 고려하여 ROI 영역을 설정 가능해야 하며, 이러한 정보들은 별도의 파일로 저장하여 추후 재활용이 가능하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 상기한 조명거치부(11)는, 머신비전 장치에 사용되는 다양한 조명모듈에 대하여 일정 크기 이하의 조명모듈은 크기에 관계없이 거치할 수 있도록 고정구의 크기 및 위치를 조절 가능하게 구성될 수 있으며, 이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 조명장치의 고정 및 광축 정렬을 위해 조명모듈을 고정 후 고정구를 X, Y 방향으로 구동 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기한 조명거치부(11)는, 조명모듈의 초점을 스크린에 맞추기 위해 조명모듈의 초점거리를 조절할 수 있도록, 도 4에 나타낸 바와 같이, Z축 방향으로도 구동 가능하게 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 고정구를 X, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 이동 가능하도록 하기 위한 구체적인 구성에 대하여는, 예를 들면, 슬라이드나 레일 또는 나사결합 등과 같이, 기존의 다양한 구동방식이나 구조들을 참조하여 당업자에 의해 적절히 구성될 수 있는 내용이므로, 여기서는, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같이 당업자가 종래기술의 문헌 등을 참조하여 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 구성되는 조명거치부(11)에 머신비전 장치에 사용되는 측정대상 조명모듈을 위치시킨 후, 광조사부(12)의 반투명 스크린으로 조명모듈의 광을 조사한다.
이때, 광조사부(12)의 반투명 스크린은 조명거치부(11)에 거치된 측정대상 조명모듈의 조명 초점거리만큼 이격되어 배치되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 있어서, 반투명 스크린을 사용하는 이유는, 머신비전에 사용되는 조명모듈은 검사를 위한 목적으로 제작되어 조명이 검사대상체에 조사되는 각도에 따라 검사대상체의 불량에 대한 시인성이 각기 다르므로 불량의 특성에 맞는 광원의 각도가 중요하며, 단일 광원으로 구성된 경우는 광원의 각도에 맞추어 영상을 획득하여 광원의 분석이 가능하나, 여러 개의 광원이 배열되어 하나의 조명모듈을 구성하는 경우는 모든 광원에 대하여 각도를 맞추어 영상을 획득하는 것이 어려운 문제가 있다.
아울러, 렌즈를 사용하여 집광하거나 LED를 배열할 때 한 지점으로 집광되도록 배열할 경우 초점거리를 정확히 맞추어야 실제 사용할 때의 환경을 재현 가능하므로, 이에, 본 발명에서는, 상기한 바와 같이 조명의 초점거리, 즉, 검사대상체가 위치하는 지점에 반투명 스크린을 설치하여 검사대상체를 검사하는 조건과 유사한 환경에서 광량과 광균일도를 측정할 수 있도록 구성된다.
아울러, 상기한 광측정부(13)는 반투명 스크린의 타측에 배치되는 렌즈 및 카메라를 포함하여 반투명 스크린에 투영된 조명의 영상을 획득하도록 구성될 수 있으며, 제어부(14)는 이와 같이 하여 촬영된 영상에 근거하여 광량과 광균일도를 계산하고, 수치화를 통해 정량화된 값을 기준으로 조명의 불량 여부를 판정하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기한 제어부(14)는, 조명거치부(11)에 거치된 측정대상 조명모듈의 동작을 제어하기 위한 조명제어 기능 및 광측정부(13)를 통해 수신된 광을 분석하여 측정대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 마이크로컨트롤러(MCU)나, 또는, 조명제어 및 분석을 위한 프로그램이 설치된 PC를 이용하여 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 통하여, 조명거치부(11)에 거치된 측정대상 조명모듈에서 조사되는 조명광을 조명의 초점거리에 위치한 반투명 스크린에 조사하고, 조명모듈의 반대편에 배치된 광측정부(13)를 통해 반투명 스크린에 투영된 조명광의 광량과 균일도를 계산하기 위한 영상이 제어부(14)로 전송되며, 제어부(14)는 전송받은 영상을 분석하여 별도의 프로그램으로 광량과 광균일도를 산출하고 수치화 및 정량화하여 출력부(15)를 통해 표시한다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 본 발명에 따르면, 반투명 스크린에 광을 조사하여 광원의 반대 방향에서 반투명 스크린에 투영된 조명광을 촬영하고, 촬영된 영상을 통해 광량 및 광균일도를 분석함으로써, LED 뿐만 아니라 할로겐이나 레이저 등과 같이 광원의 종류에 제약을 받지 않고 머신 비전용 조명모듈의 광량 및 광균일도에 대한 검사가 가능해지고, 이때, 광원의 조명광이 측정부를 향하지 않아도 각도에 상관없이 광원 분석이 가능해진다.
또한, 해당 머신비전 장치에서 검사 가능한 최대영역(Field Of View ; FOV)의 평균 광량을 산출함으로써, 색좌표 대신에 조명모듈의 광량정보를 통해 동일한 머신비전 장치에 대하여 조명모듈의 광량 편차를 확인 가능하며, 측정된 광균일도와 평균 광량에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 조명모듈의 불량 여부를 판정할 수 있다.
아울러, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈은 해당 머신비전 장치가 검사하고자 하는 불량의 검출을 용이하게 하기 위해 해당 불량의 특징이 최대한 두드러지게 나타나는 영상을 만들기 위하여 적용되는 것으로, 조명모듈의 광원의 세기(Intensity)가 각 모듈별로 다를 경우는 같은 머신비전 장치군에서도 장치마다 설정을 다르게 하여 불량을 검출해야 하며, 조명모듈의 균일도(Uniformity)가 낮을 경우는 동일한 검사영역 내에서도 위치에 따라 검사 설정이 달라지게 되어 검출력이 저하되고 머신비전의 신뢰도가 낮아지게 된다.
반면, 본 발명에 따르면, 머신비전 장치의 광학계를 구성하기 전에 광학계의 일부를 이루는 조명모듈을 사전에 검사하여 조명모듈이 발산하는 광량의 평균값과 머신비전 장치가 검사하는 영역의 조명 광균일도를 수치화하고 정량화하여 출력하도록 구성됨으로써, 해당 조명모듈이 광학계에 적합한지를 사용자가 정량적으로 판단하고, 촬영한 영상을 통해 사용자가 실제 조명의 상태를 확인할 수 있는 장점을 가지는 것이다.
더욱이, 머신비전 업체에서는 광학계의 설계 및 구현 전에 정량화된 조명모듈의 광량과 광균일도를 확인하여 검수작업에 활용할 수 있으며, 조명모듈 제작업체의 경우에는 본 발명을 활용하여 출하검사 진행 및 해당 조명모듈에 대한 성능을 증명하는 자료로 활용할 수 있다.
상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)를 구현할 수 있으며, 또한, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)를 이용하여 머신비전용 조명모듈의 검사방법을 용이하게 구현할 수 있다.
더 상세하게는, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사방법은, 크게 나누어, 머신비전용 조명모듈 검사장치와 검사대상 조명모듈을 각각의 측정위치에 설치하는 설치단계(S10)와, 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치를 통하여 검사대상 조명모듈에 대한 검사가 이루어지는 검사단계(S20) 및 검사단계(S20)의 검사결과에 근거하여 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 분석하고 불량 여부를 판별하는 분석단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 검사장치는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)를 이용하여 구성될 수 있다.
즉, 상기한 설치단계(S10)는 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 조명거치부(11)에 검사대상 조명모듈을 고정하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있고, 상기한 검사단계(S20)는 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 광조사부(12) 및 광측정부(13)를 통해 조명모듈의 영상을 촬영하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있으며, 상기한 분석단계(S30)는 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 제어부(14)를 통해 영상을 분석하여 광량 및 광균일도를 산출하고 불량 여부를 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기한 각 단계의 보다 구체적인 처리과정은 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 머신비전용 조명모듈 검사장치(10)의 구성을 참조하여 당업자에 의해 적절히 구성될 수 있으므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해 중복되는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 본 발명에 따르면, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 각각의 조명모듈에 대하여 광량과 광균일도를 측정하고 정량적으로 수치화하여 미리 정해진 기준에 따라 불량 여부를 판별하도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공됨으로써, 머신비전 장치의 광학계를 구축하기 전에 정해진 기준을 만족하지 못하는 조명모듈을 미리 선별하여 조명모듈의 무결성을 확보하고, 그것에 의해, 머신비전 장치 및 검사결과의 일관성 및 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 비교적 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 머신비전 장치에 적용되는 조명모듈의 광량과 광균일도를 측정하고 정량화하여 요구기준을 만족하는 조명모듈을 선별하여 적용하는 것에 의해 조명모듈의 불균일이나 불량으로 인한 머신비전의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 구성되는 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법이 제공됨으로써, 머신비전 장치에 사용되는 조명모듈의 광량과 광균일도에 따라 각각의 장치별로 편차가 발생하여 검사결과의 일관성이 보장되지 못하는 문제가 있었던 종래기술의 머신비전 장치 및 머신비전용 조명모듈의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 머신비전용 조명모듈 검사장치
11. 조명거치부 12. 광조사부
13. 광측정부 14. 제어부
15. 출력부 16. 차폐부
11. 조명거치부 12. 광조사부
13. 광측정부 14. 제어부
15. 출력부 16. 차폐부
Claims (8)
- 머신비전용 조명모듈 검사장치에 있어서,
검사대상 조명모듈이 거치되는 조명거치부;
상기 조명거치부와 미리 정해진 일정 거리로 이격되어 설치되고 상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 광조사부;
상기 광조사부와 미리 정해진 일정 거리로 이격되어 설치되고 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 측정하기 위해 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사된 상기 광조사부의 영상을 촬영하도록 이루어지는 광측정부;
상기 검사장치의 전체적인 동작을 제어하고, 상기 광측정부를 통해 수신된 영상을 분석하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 검사장치는,
상기 검사장치의 동작 상태 및 분석결과를 포함하는 각종 정보를 출력하기 위한 모니터나 디스플레이를 포함하여 이루어지는 출력부; 및
주변 광원을 포함하는 외부 요인에 의한 간섭이나 오류발생을 방지하기 위해 상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈과 상기 광조사부 및 상기 광측정부를 차폐하기 위한 차폐막을 포함하여 이루어지는 차폐부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 조명거치부는,
머신비전 장치에 사용되는 다양한 조명모듈을 크기에 관계없이 거치할 수 있도록 하기 위해, 볼스크류를 이용하여 사이즈 조절이 가능하면서 중심을 기준으로 동일한 거리를 유지할 수 있도록 형성되는 고정구를 포함하여 이루어지는 거치대나 고정지그의 형태로 구성되며,
조명모듈의 광축 정렬을 위해 상기 고정구를 X, Y 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 동시에, 조명모듈의 초점거리 조절을 위해 Z축 방향으로도 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 광조사부는
상기 조명거치부에 거치된 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 반투명 스크린을 포함하여 구성되고,
상기 반투명 스크린은 상기 조명거치부에 거치된 상기 측정대상 조명모듈의 조명 초점거리만큼 이격되어 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 광측정부는
상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사된 상기 반투명 스크린의 영상을 촬영하기 위한 카메라와 렌즈로 이루어지는 카메라 모듈을 포함하여 구성되고,
상기 카메라 모듈은 상기 반투명 스크린의 상기 검사대상 조명모듈의 광이 조사되는 면의 반대면에 대한 영상을 촬영하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 광측정부의 상기 카메라 모듈을 통해 촬영된 영상을 영상분석 프로그램으로 분석하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고 정량적으로 수치화하며, 수치화된 값에 근거하여 미리 정해진 기준에 따라 상기 검사대상 조명모듈의 불량 여부를 판단하고 결과를 출력하는 처리가 수행되도록 이루어지는 마이크로프로세서(MCU)나 PC를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 검사장치는,
상기 조명거치부에 상기 검사대상 조명모듈을 거치하고, 상기 광조사부의 반투명 스크린으로 조명광을 조사한 다음, 상기 반투명 스크린의 반대측에 설치된 상기 광측정부의 카메라 모듈을 통해 상기 검사대상 조명모듈의 조명광이 조사된 상기 반투명 스크린의 영상을 촬영하고,
촬영된 영상을 상기 제어부로 전송하여 상기 제어부의 프로세서나 PC에 설치된 영상분석 프로그램을 통해 영상분석을 수행하는 것에 의해 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고, 미리 정해진 기준에 근거하여 수치화된 값으로 정량화하여 출력하며,
정량화된 광량 및 광균일도에 근거하여, 미리 정해진 기준에 따라 상기 검사대상 조명모듈의 불량 여부를 판단하고 결과를 출력하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사장치.
- 머신비전용 조명모듈 검사방법에 있어서,
검사장치와 검사대상 조명모듈을 각각의 측정위치에 설치하는 설치단계;
상기 검사장치를 통하여 상기 검사대상 조명모듈에 대한 검사가 이루어지는 검사단계; 및
상기 검사단계의 검사결과에 근거하여 상기 검사대상 조명모듈의 광량 및 광균일도를 산출하고 불량 여부를 판별하는 분석단계를 포함하여 구성되고,
상기 검사장치는,
청구항 1항 내지 청구항 7항 중 어느 한 항에 기재된 머신비전용 조명모듈 검사장치를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 머신비전용 조명모듈 검사방법.
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| KR1020210104840A KR102732867B1 (ko) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 머신비전용 조명모듈 검사장치 및 이를 이용한 머신비전용 조명모듈 검사방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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