KR20230033606A - 복잡한 물체의 검사를 위한 적응형 조명 시스템 및 방법 - Google Patents

복잡한 물체의 검사를 위한 적응형 조명 시스템 및 방법 Download PDF

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쭝 히에우 응우옌
순 웨이 웡
순 체 리안
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이미지 이큅먼트 피티이. 엘티디.
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Abstract

조명 시스템과 그 설계 및 구축 방법이 개시되어 있다. 프런트라이트 모듈 및 백라이트 모듈의 둘 모두를 포함하는 결과적으로 얻어지는 조명 시스템은 다차원 물체 상의 결함을 증강하는 최적의 성능을 위해 본 발명의 요건에 따라 선택가능하고 프로그램가능한 조명을 제공한다. 라이트 가이드는 백라이트 모듈에 적절히 정렬되고, 스프링 장착 메커니즘에 기계적으로 통합되어 자유롭게 이동할 수 있고, 그 후에 조명 어셈블리의 구성 시에 결정된 기준 원점에 재배치될 수 있다. 프런트라이트 모듈은 표면 결함을 강조하기 위해 사용되고, 조명 시스템에 기계적으로 통합된다. 이 조명 모듈은 용도 지향의 복합 조명 효과가 생성되도록 특정 레이아웃으로 장착되는 상이한 공간 강도 분포 및 색 스펙트럼의 복수의 개별 발광 컴포넌트를 포함할 수 있다.

Description

복잡한 물체의 검사를 위한 적응형 조명 시스템 및 방법{ADAPTIVE LIGHTING SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTION OF COMPLEX OBJECTS}
본 발명은 일반적으로 다차원 물체의 접근 불가능한 영역에 광을 전파하기 위해 빛 전송 라이트 가이드와 결합된 전자적으로 제어되는 LED 기반 조명 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 향상된 검사를 위한 특별한 조명 및 위치 결정 기술을 필요로 하는 각진 표면을 포함하는 다차원 물체의 검사에 적용할 수 있다.
기존 광원은 특히 물체가 각진 표면을 가지고 있는 경우, 여러 표면을 조명하도록 구성된 경우 일반적으로 부피가 크고 복잡하다. 종래 기술 US 8,100,552에서, 조명 장치는 물체의 프로파일과 일치하도록 특정 방향으로 장착된 다중 발광 컴포넌트를 사용하여 구성된다. 검사할 물체의 프로파일이 변경되는 경우, 물체 전체에 균일한 조명을 제공하도록 새로운 조명 모듈을 구성해야 하므로, 접근 방식이 복잡하고 시간이 많이 소요되고 비용이 많이 든다.그것들은 유연하지도 확장 가능하지도 않기 때문에 다른 표면 프로파일을 가진 새로운 유형의 물체에 확장하고 적용하기가 어렵다.
일반적인 고상 LED는 물체 전체에 걸쳐 광 분포가 균일하도록 하기 위해 다양한 구성에서 사용된다. 특정 물체에 대한 최종 구성은 여전히 물체 영역에 걸쳐 균일하지 않은 조도를 가질 수 있으며, 결과적으로 불일치 및 신뢰할 수 없는 결함 측정을 초래할 수 있다. 또한, 그것들은 부피가 크고 검사 시스템 내에서 귀중한 실제 공간을 차지한다.
현재 기술은 결함 검사 및 관련 측정의 품질과 정확성을 손상시키지 않으면서 복잡한 3차원 물체를 균일하게 조명하는 장치 및 방안이 부족하다.
본 발명은 적합한 신축 가능한 스프링으로 장착된 아크릴 또는 다른 투광성 재료로 제조된 평면, 직사각형 또는 원형의 라이트 가이드 세트와 적합하게 결합되고 라이트 가이드의 수직축을 따른 자유로운 이동을 가능하게 하는, 적어도 2개의 평행한 플레이트를 포함하는 플랫폼(platform) 상에 적합하게 배치된 조명 모듈로 구성된 효율적이고 유연한 조명 시스템에 관한 것이다. 검사할 물체가 카메라 아래에 위치될 때, 이들은 라이트 가이드 상에 놓이도록 위치되며, 이 라이트 가이드는 일 단부의 접촉 지점에서 물체의 프로파일에 대해 이동, 조정 및 배치되고, 타 단부는 백라이트 조명 모듈 노출된다. 이 장치에 의해, 백라이트 조명이 활성화될 때 라이트 가이드는 물체를 향해 빛을 투과하여 3차원 물체의 모든 지점에서 빛이 균일하게 분포되도록 한다. 카메라는 검사를 위해 물체의 상이한 위치와 각도에서 여러 이미지를 캡처한다. 검사가 완료되면, 물체는 라이트 가이드로부터 멀어지는 동시에, 라이트 가이드들은 그들의 홈 위치 또는 기준 위치로 다시 이동된다.
다음에 물체는 탑 라이트 조명 모듈을 사용하여 상부로부터 조명을 받은 다음 상이한 각도에서 물체의 다른 영역에 대한 여러 이미지를 캡처한다.
카메라는 또한 작업자가 조명된 물체 표면을 보고 결함 또는 특징부의 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 수동 검사 또는 보기(viewing)의 일반적인 경우는 검사 시스템의 셋업 및 구성 과정에서 사용된다.
이러한 장치의 주요 이점들 중 하나는 그 표면 상에 3차원 특징부 또는 결함을 갖는 다양한 복잡한 물체에 조명 모듈을 쉽게 적용할 수 있다는 것이다. 조명 시스템의 프로그래밍 가능성과 결합된 이동식 라이트 가이드의 유연한 조정은 조명 시스템을 매우 유연하고 확장 가능하게 만들어 제품 전환 중에 조명 셋업을 신속하게 재구성할 수 있다.
본 발명의 다음 이점은 현재 기술로는 불가능했던, 물체의 각진 표면을 확실하게 조명한다는 것이다. 검사 어셈블리에 연결된 통합 모터를 사용하여 물체가 적합하게 기울어졌을 때에도 각진 표면의 특징부는 확실하게 검사될 수 있으므로, 카메라에 최적의 뷰가 표시된다.
본 발명의 다른 이점은 백라이트 모듈에 기계적으로 결합된 에어 실린더를 사용하여 달성될 수 있는 백라이트 모듈의 위치 결정이다. 다양한 조명 조건에서 카메라에 의해 캡처된 물체의 강조된 이미지를 통해 미세한 결함과 더 뚜렷한 특징부를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 본 발명의 전술한 형태들 중 하나 이상의 다양한 조합뿐만 아니라 이하의 상세한 설명에서 발견되거나 그로부터 유도될 수 있는 바와 같은 그의 다양한 실시 형태들 중 하나 이상의 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태들은 본 발명의 특정 실시 형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에 의해 모두 유도될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 특정 특징, 형태, 및 이점은 다음 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 구성하는 모든 요소의 시스템을 나타낸다.
도 2는 3차원 물체의 상부 표면을 도시한다.
도 3은 3차원 물체의 하부 표면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 일 측면을 도시한다.
도 4a는 도 4에서 백라이트 조명이 켜진 물체의 영역의 이미지이다.
도 4b는 도 4에 둘러싸인 이미지 영역의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 다른 측면을 도시한다.
도 5a는 도 5에서 프론트 라이트 조명이 켜진 물체이 영역의 이미지이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태를 구성하는 모든 요소의 시스템을 나타낸다.
이 시스템은 두 개의 다른 축에서 물체를 회전시키도록 구성되어, 탑 라이트 조명 조명 또는 백라이트 조명을 사용하여 다른 각도에서 물체를 검사할 수 있다.
도 7은 도 6의 실시 형태의 일 측면을 나타내는 시스템을 도시한다.
도 7a는 도 7의 물체(50)의 탑 라이트 조명 영역의 이미지를 도시한다.
도 8은 도 6의 실시 형태의 다른 측면을 나타내는 시스템을 도시한다.
도 8a는 도 8의 물체(50)의 백라이트 조명 영역의 이미지를 도시한다.
도 9는 도 6의 실시 형태의 또 다른 측면을 나타내는 시스템을 도시한다.
도 9a는 도 9의 물체(50)에서 경사면의 탑 라이트 조명 영역의 이미지를 도시한다.
도 10은 도 6의 실시 형태의 또 다른 측면을 나타내는 시스템을 도시한다.
도 10a는 도 10의 물체(50)에서 경사면의 백라이트 조명 영역의 이미지를 도시한다.
도 11은 도 2에서 물체의 탑 라이트 조명 영역의 이미지를 나타낸다.
도 12는 도 2에서 물체의 백라이트 조명 영역의 이미지를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 대한 다음의 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태가 이용될 수 있고 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법의 제 1 실시 형태가 도 1에 도시되어 있다. 시스템(100)은 각진 표면을 포함하는 복잡한 3차원 물체의 결함을 검사하기 위한 장치인 본 발명의 제 1 측면의 실시 형태를 그림 형태로 도시한다. 구멍의 치수, 표면의 마킹, 성형된 특징부 유무, 스크래치, 오염물질 및 물체 주변의 모든 에지 결함과 같은 결함이 측정될 수 있다.
도 1의 제 1 실시 형태(100)는 XY 전동 테이블(25)(모터는 도시되지 않음)에 장착된 고해상도 카메라(30), 적어도 2개의 조명 광원, 링 라이트 또는 탑 라이트(22) 및 평면 LED 백라이트(8)를 포함한다. 백라이트(8)는 한 세트의 라이트 가이드(light guides)(10)에 기계적으로 및 광학적으로 결합되거나 또는 바람직하게는 효율적인 광 분산 재료로 제조되는 광 투과 요소의 어레이(arrays)로 지칭된다. 라이트 가이드 어셈블리는 동일하고 대칭적인 구멍들이 뚫린 2개의 금속 플레이트(18, 20)로 구성된다. 플레이트(18 및 20)의 모든 정렬된 구멍들은 각각 스프링 장착 유닛(spring loaded unit)(12 및 14)을 유지하도록 구성되며, 이를 통해 라이드 가이드(10) 세트가 홈 위치(Home position) 또는 기준 위치(reference position)로 지칭되는 위치(P1)에 장착되고 유지되며, 이는 애플리케이션(application)에 따라 조절 가능하다. 사용되는 라이트 가이드(10)의 수는 애플리케이션에 의해 결정된다. 라이트 가이드(10) 세트는 스프링 장착 베어링(12, 14) 세트의 메커니즘을 통해 수직으로 변위될 수 있다. 라이트 가이드(10)는 다른 위치 및 다른 깊이에서 고르지 않은 표면뿐만 아니라 각진 표면 주위의 물체의 조명을 가능하도록 하기 위해 고분산 특성을 갖는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 또는 이와 유사한 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 라이트 가이드(10)의 세트는 또한 상이한 각도, 두께 또는 프로파일(profiles)로 구성되어 그것들을 확장 가능하고 비용 효율적으로 만드는 상이한 유형의 물체들에 적응할 수 있다.
백라이트 서브 어셈블리(102)가 수직 방향(16)으로 위치(P2)로 이동될 때, 라이트 가이드(10) 세트는 물체(50)의 상부 표면의 프로파일을 취하도록 적절하게 변위된다. 요소들(8, 10, 12, 14, 18 및 20)을 포함하는 백라이트 서브 어셈블리(102)는 기계적으로 함께 통합되고, 모터(미도시)에 의해 구동된다. 모터는 도 1에 도시된 위치(P1)와 위치(P2) 사이에서 백라이트 조명 모듈을 수직으로 이동시키도록 구동된다.
당업자는 여러 가지 다른 수직 위치들이 다른 유형의 물체 프로파일에 적합하도록 프로그램될 수 있다는 것을 알고 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 별도의 프론트 조명 모듈(22)은 물체 아래의 다른 위치에 위치될 수 있도록 다른 모터(도시되지 않음)에 적합하게 결합된다. 백라이트 조명 모듈(8) 및 프론트 조명 모듈(22)은 상이한 파장 LED들을 갖고, 분할된 구조를 사용하여 제조되고, 물체(50)의 결함 특징부를 강조하기 위해 상이한 시간 간격들, 상이한 펄스 지속 시간들, 상이한 강도들, 상이한 광 스펙트럼들로 조명을 트리거하거나 상이한 조명 조건 하에서 이미지 캡처를 돕도록 프로그래밍될 수 있는 스트로버(strober)(미도시)에 전자적으로 결합된다.
도 2 및 도 3은 각각 일반적인 물체(50)의 평면도 및 저면도를 도시한다. 명백한 바와 같이, 물체(50)는 다수의 3차원 프로파일을 갖고 다공성일 수 있거나 특정 애플리케이션에 적합한 컷아웃(cutouts)을 포함할 수 있다. 또한 물체 주위의 다양한 각진 표면을 포함할 수 있다.
도 4는 물체(50) 상의 결함을 검사하기 위한 본 발명의 제 1 실시 형태의 검사 기술을 도시한다. 이 기술에서, 백라이트 조명 서브 어셈블리(102)는 물체(50)의 상부 표면을 터치하기 위해 라이트 가이드(10) 세트를 동시에 변위시키면서 위치(P2)로 아래로 이동된다. 도 4의 영역을 둘러싸는 박스(B1)의 확대 이미지가 도 4b에 도시되어 있다. 세트 라이트 가이드(10)의 변위는 도 4b에 명확하게 볼 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 백라이트 조명(8)은 모든 라이트 가이드를 개별적으로 또는 동시에 조명하도록 분할될 수 있는 LED들로 제조되어, 매우 복잡한 조명 제어 메커니즘을 가능하게 한다. 도 4의 위치(P2)에서, 백라이트(8) 및 카메라(30)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 라이트 가이드(10) 세트를 조명하고, 동시에 물체(50)의 관심 영역의 이미지를 캡처하기 위해 트리거되거나 스트로브된다. 이어서 XY 테이블(25)은 카메라(30)에 의해 물체의 표면 영역이 촬영될 때까지 한 관심 영역으로부터 다음 관심 영역으로 이동된다. 그 다음 이미지들은 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스(interface)를 통해 전달된다.
도 5는 물체(50)의 바닥 표면에서 결함을 검사하기 위한 본 발명의 검사 기술을 도시한다. 이 기술에서, 백라이트 조명 서브 어셈블리(102)는 기준 위치(P1)까지 위로 이동되는 동시에, 스프링 장착 베어링(12, 14)에 의해 물체(50)의 상부 표면으로부터 멀어지게 이동하도록 라이트 가이드(10) 세트를 변위시킨다. 위치(P1)에서 백라이트(8)는 꺼지고 링 라이트(22)는 물체(50)의 바닥 표면을 조명하기 위해 켜진다. 링 라이트(22) 및 카메라(30)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 물체(50)의 바닥 표면을 조명하고 동시에 물체(50)의 관심 영역의 이미지를 캡처하기 위해 트리거되거나 스트로브된다. 이어서 XY 테이블(25)은 물체의 표면 영역이 카메라(30)에 의해 촬영될 때까지 한 관심 영역으로부터 다음 관심 영역으로 이동된다. 그 다음 이미지는 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
도 6은 물체(50) 상의 결함을 검사하기 위한 본 발명의 제 2 실시 형태에서의 검사 기술을 도시한다. 이 실시 형태(110)에서, 백라이트 조명 서브 어셈블리(102)는 도 1에서와 동일하지만, 세트 라이트 가이드(10)를 위로 향하도록 하여 반대로 장착된다. 백라이트 조명 서브 어셈블리(102)는 백라이트(8)를 위아래로 구동하기 위해 플레이트(18, 20) 상에 기계적으로 장착된 한 쌍의 에어 실린더(40, 42)를 더 포함하고 다른 모터(39)에 추가로 결합된다. 백라이트 조명 서브 어셈블리(102)는 다른 모터(37)에 적합하게 결합된 다른 메커니즘에 추가로 장착된다. 모터(39, 37)는 2개의 다른 축에서 110의 이동을 가능하게 한다. 회전축(44)에서, 모터(39)는 물체(50)와 함께 110을 회전시키는데 사용되며 회전축(40)에서, 모터(37)는 물체(50)와 함께 110을 이동시키는데 사용된다. 제공된 에어 실린더(40, 42) 세트는 사전 프로그래밍될 수 있는 2개 이상의 위치들 사이에서, 백라이트(8)의 변위를 수직으로 가능하게 한다. 에어 실린더(40, 42)는 또한 소프트웨어 프로그램에 의해 결정된 위치로 세트 라이트 가이드(10)를 변위시키는 역할을 한다. 도 6에서 링 라이트(22)는 물체(50)의 상부 표면을 조명하고 백라이트(8)는 라이트 가이드(10) 세트를 통해 물체(50)의 하부 표면을 조명한다. XY 테이블(25)에 장착된 카메라(30)는 도 6에서 물체(50)의 상부 표면의 이미지를 캡처하도록 위치된다.
도 7에 도시된 제 2 실시 형태에서 검사의 제 1 프로세스 단계는 물체(50)가 위치(P3)로부터 위치(P4)로, 라이트 가이드(10)를 향해 아래로 이동되면서 시작된다. 라이트 가이드(10)는 3차원 물체(50)의 바닥 표면에서 각각의 지점에 위치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 라이트 가이드(10)는 각각 스프링 장착 가이드 유닛(12, 14)을 통해 플레이트(20, 18)에 통합되어, 수직 축을 따라 자유롭게 이동될 수 있다. 물체(50)가 도 7에 도시된 바와 같이 설정된 위치(P4)에 위치된 후, 카메라(30)는 조명을 위해 링 라이트(22)와 동기적으로 스트로브될 때 물체(50)의 상부 표면 상의 미리 결정된 관심 영역의 이미지를 캡처한다. 일반적인 관심 영역의 이미지가 도 7a에 도시되어 있으며, 여기서 물체(50)의 표면에 인쇄된 기호들이 강조된다. 이어서, XY 테이블(25)은, 물체의 표면 영역이 카메라(30)에 의해 촬영될 때까지 한 관심 영역으로부터 다음 관심 영역으로 이동된다. 그 다음 이미지는 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
도 7에서 링 라이트(22)는 XY 테이블(25)에 기계적으로 통합되고, 이미지 캡처 중에 적합하게 위치 결정되고 스트로브되어, 물체(50)의 표면 스크래치, 얼룩, 기호, 마킹 등과 같은 결함을 강조한다.
도 8에 도시된 제 2 프로세스 단계에서, 링 라이트는 꺼지고 백라이트(8)는 카메라(30)가 물체(50)에서 관심 영역의 이미지를 캡처하도록 스트로브(strob)된다. 일반적인 관심 영역의 이미지가 도 8a에 도시되어 있으며, 여기서 물체(50)에 인쇄된 기호들은 강조된 천공 또는 구멍과 함께 명확하게 볼 수 있다. 백라이트(8) 조명으로 캡처된 이미지는 누락된 구멍, 손상된 구멍, 잘못된 치수 구멍 및 백라이트 이미지에서 볼 수 있는 기타 결함을 검출하는 데 도움이 된다. 이어서 XY 테이블(25)은 카메라(30)에 의해 물체의 표면 영역이 촬영될 때까지 한 관심 영역으로부터 다음 관심 영역으로 이동된다. 그 다음 이미지는 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
제 2 실시 형태의 검사의 제 3 프로세스가 도 9에 도시되어 있다. 제 3 프로세스는 물체(50)가 도 7에서와 같이 라이트 가이드(10)를 향해 위치(P3)로부터 위치(P4)로 아래로 이동되면서 시작된다. 물체(50)가 도 7에 도시된 바와 같이 미리 결정된 위치(P4)에 위치된 후, 모터(37)는 물체(50)의 융기되고 각진 측면을 카메라(30)에 제공하기 위해 미리 프로그램된 각도로 회전된다. 카메라(30)는 조명을 위해 탑 라이트 또는 링 라이트(22)를 동시에 스트로빙하면서 물체(50)의 미리 결정된 관심 영역의 이미지를 캡처한다. 일반적인 관심 영역의 이미지가 도 9a에 도시되어 있으며, 여기서 물체(50) 상의 융기된 구조물의 각진 표면에서의 표면 특징부가 강조된다. 또한 XY 테이블(25)에 통합된 링 라이트(22)는 물체(50)의 표면 스크래치, 얼룩, 기호 등과 같은 결함을 강조하기 위해,적합하게 위치되고 스트로빙된다. 다음 단계에서, 모터(39)는 소프트웨어에 프로그램된 바와 같이 물체(50)를 다음 관심 영역에 위치시키기 위해 회전된다. 프로세스는 물체(50)의 전체 영역이 촬영될 때까지 계속된다. 그 다음 이미지는 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 관련 각진 표면의 전체 이미지에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
제 4 프로세스 단계는 모터(37)를 회전시켜 미리 프로그램된 다른 각도로 물체(50)를 재위치시키는 단계, 및 미리 프로그램된 모든 각도가 실행될 때까지 전체 제 3 프로세스를 다시 반복하는 단계를 포함한다.
도 10에 도시된 제 5 프로세스 단계에서, 링 라이트가 꺼지고 백라이트(8)가 켜지거나 스트로브된다. 물체(50)가 도 7에 도시된 바와 같이 미리 결정된 위치(P4)에 위치된 후, 카메라(30)는 조명을 위해 백라이트(8)를 동기적으로 스트로빙하면서 물체(50)의 미리 결정된 관심 영역의 이미지를 캡처한다.
일반적인 관심 영역의 이미지가 도 10a에 도시되어 있으며, 여기서 물체(50)의 각진 표면에 위치된 천공을 명확하게 볼 수 있다. 프로세스는 물체(50)의 전체 영역이 촬영될 때까지 계속된다. 그 다음 이미지들은 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지 관련 각진 표면에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
제 5 프로세스 단계에서 캡처된 이미지들은 물체(50)의 각진 표면에서 백라이트 이미지에서 볼 수 있는 누락된 구멍, 손상된 구멍, 잘못된 치수 구멍 및 기타 결함을 검출하는 데 도움이 된다.
백라이트(8)가 조명되는 제 6 프로세스 단계에서, XY 테이블은 소프트웨어에 프로그램된 대로 한 관심 영역으로부터 다음 관심 영역으로 이동된다. 이어서, 모터(39)는 백라이트 조명으로 이미지를 캡처하기 위해, 물체(50)를 그 주위의 다른 지점에 위치시키도록 회전된다. 이 프로세스는 물체(50)의 전체 영역의 각진 표면이 이미지화될 때까지 계속된다. 그 다음 이미지들은 추가 분석 및 분류를 위해 물체(50)의 전체 이미지 관련 각진 표면에 도달하도록 적합하게 조합된다. 그 후 검사 결과는 분리 및 분류를 위해 외부 인터페이스를 통해 전달된다.
당업자는 물체의 각도를 변경하고 강도, 파장 및 스트로빙 펄스 지속 시간과 같은 조명 시퀀스 및 특성들을 수정할 수 있으며, 또한 물체(50)의 표면의 다양한 특징을 강조하기 위해 분할된 조명을 사용할 수 있다는 점에 유의하는 것이 매우 중요하다.
도 11은 56 및 54 & 55와 같은 마킹 및 표면 결함의 강조를 보여주기 위해 탑 라이트 또는 링 라이트가 조명된 표면을 도시한다.
도 12는 58 및 60과 같은 천공의 강조가 달성되는 방법을 보여주는 백라이트가 조명된 표면을 도시한다. 천공 직경은 누락된 천공(52) 또는 부정확한 간격의 천공을 검출하는 것과 별개로 백라이트 이미지에서 쉽고 정확하게 측정된다는 것이 명백하다.
이제 본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 전술한 내용은 예시적이고 제한적이지 않으며, 단지 예시를 위해서만 제시되었다는 것이 당업자에게 명백해야 한다. 수많은 수정 및 다른 실시 형태들이 당업자의 기술의 범위 내에 있고 첨부된 청구항들 및 이에 대한 균등물에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (12)

  1. 이물질 오염, 천공의 부정확한 치수, 마킹의 결함 및 손상된 표면과 같은 결함을 검사하기 위해, 천공 및 각진 표면을 갖는 다차원 물체를 실질적으로 조명하기 위한 조명 시스템으로서, 상기 시스템은,
    a) 미리 결정된 위치에 카메라를 위치시키기 위한 XY 테이블에 장착된 이미지 캡처를 위한 고해상도 카메라;
    b) 평평한 플레이트에 장착된 백라이트 조명으로 작동하고, 선택되고 미리 프로그램된 세그먼트가 스트로버(strober)를 사용하여 조명할 수 있도록 적절히 세그먼트로 적합하게 분할된 LED 어레이로서, 직렬 병렬 장착된 아크릴 기반 라이트 가이드의 일 단부를 조명하기 위한 LED 어레이;
    c) 프론트 조명으로 사용되는 원형 LED 기반 링 라이트 - 상기 LED는 선택되고 사전 프로그램된 세그먼트가 스트로버를 사용하여 조명될 수 있도록 적합하게 분할됨 -;
    d) 상기 백라이트 조명에 기계적으로 결합된 한 쌍의 플레이트 상에서 서로 평행하게 배치된, 광을 전파하기 위한 복수의 신축 가능한 스프링 장착 라이트 가이드;
    e) 상기 백라이트 조명을 하나 이상의 미리 결정된 위치로 이동시키기 위한 적어도 한 쌍의 에어 실린더 기반 변위 메커니즘;
    f) 백라이트 조명 서브 어셈블리를 카메라 및 광학 시스템의 중심축을 중심으로 회전시키는 제 1 마운팅 시스템(mounting system);
    g) 상기 제 1 마운팅 시스템에 수직인 축에서 상기 백라이트 조명 서브 어셈블리를 회전시키는 제 2 마운팅 시스템;
    h) 여러 미리 결정된 위치에 검사될 물체를 적합하게 위치시키기 위한 물체 포지셔닝 메커니즘(object positioning mechanism);
    i) 트리거(trigger) 펄스 지속 시간 및 조도를 제어하는 스트로빙 시스템(strobing system)
    을 포함하는, 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사될 물체의 표면은 상기 카메라로부터 등거리에 있지 않은, 여러 유형의 캐비티(cavities), 구멍 및 각진 표면을 포함하는, 조명 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이트 가이드의 단부는 평판 백라이트 조명과 기계적으로 통합되는, 조명 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 조명의 반대편에 위치된 상기 링 라이트는 상부 조명에 사용되는, 조명 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 링 라이트는 심볼(symbols)의 결함을 검사하기 위해 상기 물체의 표면 상의 마킹을 조명하도록 사용자 프로그래밍되는, 조명 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 조명은 프로그래밍 가능한 조명이 선택적 세그먼트 조명, 강도 제어 및 트리거 펄스 폭 제어를 구현할 수 있도록 분할되는, 조명 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2개의 마운팅 플레이트 상에 배치된 상기 신축 가능한 라이트 가이드는 실질적으로 균일한 조명 분포를 가능하게 하기 위해, 상기 검사될 물체의 프로파일(profile)을 취하도록 고유하게 위치되는, 조명 시스템.
  8. 이물질 오염, 천공의 부정확한 치수, 손상된 표면 및 마킹 결함과 같은 결함을 검사하기 위해, 천공 및 각진 표면을 갖는 다차원 물체를 실질적으로 조명하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    j) 모든 고르지 않은 표면이 균일하게 조명되도록 하기 위해 라이트 가이드에 가깝게, 검사될 물체를 위치시키기 위한 포지셔닝 방법;
    k) 다른 각도에서 상기 물체의 다른 특징부를 강조하기 위해 백라이트 조명과 프론트 라이트 조명을 동시에 또는 교대로 스트로브(strobe)하는 프로그램;
    l) 수직으로 이동 가능한 백라이트 조명에 기계적으로 통합된 한 세트의 에어 실린더가 빛이 다른 쪽 끝에서 검사 중인 상기 물체를 전파하고 조명하도록 모든 라이트 가이드들의 일 단부에서 빛을 방출하는 것;
    m) 이미지 캡처 완료 후 미리 결정된 기준 위치에서 라이트 가이드를 재설정하기 위해, 상기 백라이트 조명에 기계적으로 통합된 한 세트의 에어 실린더를 이동시키는 것;
    n) 검사 중인 상기 물체의 영역을 조명하도록 다른 위치에 위치시키기 위해, 카메라 XY 테이블에 적합하게 통합된 프론트 라이트 조명 링 라이트를 이동시키는 것;
    o) 보정 중에 결정된 여러 사전 설정 위치로 상기 물체를 회전시키고, 상기 물체의 전체 영역의 이미지가 고해상도로 캡처되도록 하는 각도 포지셔닝 방법;
    p) 검사 시스템의 중심축을 중심으로 백라이트 조명 서브 어셈블리를 회전시키기 위해 제 1 모터를 작동시키는 방법;
    q) 상기 물체의 여러 각진 표면에서 상기 물체를 각도로 위치시키기 위해 제 1 백라이트 조명 시스템에 수직인 축에서 상기 백라이트 조명 서브 어셈블리를 회전시키기 위해 제 2 모터를 작동시키는 방법;
    r) 트리거 펄스 지속 시간, LED 세그먼트 선택 및 조도를 제어하기 위해 스트로빙 시스템을 트리거하는 방법;
    을 포함하는, 조명 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    검사될 상기 물체의 표면은 상기 카메라로부터 등거리에 있지 않은 여러 유형의 캐비티, 다차원 구멍 및 각진 표면을 포함하는, 조명 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    다수의 라이트 가이드들의 단부는 전체 검사 영역에 걸쳐 균일한 조명을 달성하기 위해 각진 표면 및 불균일한 표면을 조명하도록 상기 물체의 표면에 놓이는, 조명 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    조명 소스는 LED 세그먼트를 통해 선택적으로 조명되어, 특정한 미리 결정된 영역의 조명을 가능하게 하여 마킹의 결함, 이물질의 존재, 비정상적인 천공 및 손상된 표면의 검출을 가능하게 하는, 조명 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 방법은 마킹의 결함, 이물질의 존재, 비정상적인 천공 및 손상된 표면의 검출을 가능하게 하기 위해 모든 미리 결정된 표면 영역의 강화된 조명을 위해 라이트 가이드의 어레이에 대해 상기 물체를 고유하게 정렬하도록 프로그램되는, 조명 방법.
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