KR100495900B1 - 전자부품 및 솔더 도포 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모아레 무늬를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치에 있어서, 적어도 3 이상의 광원과; 상기 각 광원으로부터의 광에 의해 격자무늬를 생성하는 적어도 3 이상의 고정격자와; 상기 각 고정격자를 통과한 상기 격자무늬의 광들이 상호간에 위상 천이되어 각각 측정대상물에 투영되게 하는 광분할기와; 상기 광분할기를 통과한 광에 의해 상기 측정대상물에 형성된 모아레 무늬를 촬상하여 영상신호화하는 CCD 카메라와; 상기 광원들이 순차적으로 광을 조사하도록 제어하고, 상기 CCD 카메라로부터 상기 각 광원으로부터 순차적으로 조사된 광에 대응하는 적어도 3 이상의 영상신호를 수신하는 제어부와; 상기 제어부로부터 수신한 상기 3 이상의 영상신호를 이용하여 3 버킷 이상의 알고리즘을 적용하여 3차원 영상정보를 제작하는 신호 처리부를 포함하는 전자부품 및 솔더 도포 검사장치 를 포함한다. 이에 따라, 격자의 이송과 이에 따른 오차가 없으므로 전자부품에 대하여 신속하고 정밀도 높은 검사를 수행하고, 이에 따른 양/불을 판정하여 부품실장 시에 발생하는 불량을 감소하고 작업효율을 증대 할 수 있다.

Description

전자부품 및 솔더 도포 검사장치{Apparatus for inspecting an electronic article and solder paste}

본 발명은 전자부품 및 솔더 도포 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리즘형 광분할기를 이용하여 격자기구의 이동 없이 전자부품 및 솔더 도포의 이상유무를 검사하기 위한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치에 관한 것이다.

종래의 전자부품의 검사장치에 대하여는 대한민국 특허공개 제2002-9207호 "부품 검사 장치 및 방법" 이외에 다수 특허출원된 상태이다.

상기 발명은, 조명 장치와; 상기 조명 장치로부터의 광으로써 투영 격자의 영상을 만드는 투영 격자와; 상기 투영 격자의 영상을 전자 부품의 표면에 투영함으로써 상기 전자 부품의 표면에 투영 격자 무늬 영상을 형성하는 투영 렌즈와; 상기 전자 부품 표면의 투영 격자 무늬 영상 결상시키는 결상 렌즈와; 상기 투영 격자 영상에 간섭됨으로써 모아레 무늬를 형성하기 위한 기준 격자와; 상기 모아레 무늬를 촬상하기 위한 CCD 카메라와; 상기 CCD 카메라에서 촬상된 모아레 무늬를 신호 처리하여 3 차원 영상을 형성하는 신호 처리부;를 구비하고 있다.

그러나, 상기 발명은 투영격자를 클럭모터를 이용하여 이송시키면서 모아레를 이용한 3차원 영상을 취득하게 되는 바, 상기 이송과정 중에 발생하는 오차 및 진동으로 인하여 신속하고 정밀도 높은 검사를 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 격자의 이송을 이용하지 않고 광분할기(prismatic beam splitter)의 원리를 이용하여 위상천이 모아레(Moire) 무늬를 발생하여 3차원 영상을 취득함으로써, 이송과정 중에 발생하는 오차 및 진동을 억제하여 신속하고 정밀도 높은 검사를 수행하도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모아레 무늬를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치에 있어서, 적어도 3 이상의 광원과; 상기 각 광원으로부터의 광에 의해 격자무늬를 생성하는 적어도 3 이상의 고정격자와; 상기 각 고정격자를 통과한 상기 격자무늬의 광들이 상호간에 위상 천이되어 각각 측정대상물에 투영되게 하는 광분할기와; 상기 광분할기를 통과한 광에 의해 상기 측정대상물에 형성된 모아레 무늬를 촬상하여 영상신호화하는 CCD 카메라와; 상기 광원들이 순차적으로 광을 조사하도록 제어하고, 상기 CCD 카메라로부터 상기 각 광원으로부터 순차적으로 조사된 광에 대응하는 적어도 3 이상의 영상신호를 수신하는 제어부와; 상기 제어부로부터 수신한 상기 3 이상의 영상신호를 이용하여 3 버킷 이상의 알고리즘을 적용하여 3차원 영상정보를 제작하는 신호 처리부를 포함한다.

바람직하게는 광분할기는 프리즘형인 것을 특징으로 한다.또한, 상기 각 광원과 상기 광분할기 사이에 각각 배치되어 상기 각 광원으로부터 주사된 광을 균질하게 하는 적어도 3 이상의 디퓨저와; 상기 광분할기를 통과한 광을 응집하는 집광렌즈와; 상기 집광렌즈를 통과한 광을 상기 측정대상물에 투영하는 투영렌즈를 더 포함할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 프리즘형 광분할기를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치의 개략적인 구성도이다.

상기 도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘형 광분할기를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치는, 다수개의 광원(10), 다수개의 디퓨저(diffuser, 20), 다수개의 고정격자(30), 프리즘형 광분할기(40), 집광렌즈(50), 투명렌즈(60), 제어부(70), CCD 카메라(80) 및 신호 처리부(90)를 포함한다.

상기 각각의 광원(10)은 다수개의 발광 다이오드로 구성되어 있고, 모아레 무늬 형성을 위한 광을 상기 디퓨저(20)에 주사하는 기능을 수행하며 상기 제어부(70)에 의해 상기 다수개의 발광 다이오드의 펄스 폭이 제어됨으로써 상기 각각의 광원(10)에서 주사되는 광량이 균일하게 제어된다.

본 실시예에서 상기 광원(10)의 개수는 3개로 한정하였으나, 본 발명이 상기 광원(10)의 개수에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 디퓨저(20)는 상기 광원(10)으로부터 소정거리 이격되어 위치하며, 상기 각각의 광원(10)을 구성하는 다수개의 발광 다이오드의 불균일적 발광특성 및 다수개의 발광 다이오드가 결합되어 발광할 때 발생하는 광분포의 불균일성을 제거하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 고정격자(30)는 상기 디퓨저(20)로부터 소정거리 이격되어 위치하며, 상기 디퓨저(20)를 통과한 광을 투과시키면서 모아레 무늬를 형성하는 기능을 수행한다. 상기 고정격자(30)는 글래스 상에 크롬 재료로 형성한 불투명 영역과 투명 영역으로 이루어진다. 상기 고정격자(30)는 상기 광원(10) 개수에 의해 그 개수에 따르는 주기 만큼씩 변위시켜서 상기 프리즘형 광분할기(40)에 고정시킨다.

본 실시예에서와 같이 상기 광원(10)이 3개일 경우 각각 1/3 주기 만큼씩 변위시켜서 상기 프리즘형 광분할기(40)에 고정시킨다.

또한, 상기 프리즘형 광분할기(40)는 상기 각각의 고정격자(30)를 통과한 광이 동일한 광경로로 물체(1)에 투영되도록 하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 집광렌즈(50)는 프리즘형 광분할기(40)를 통과한 광을 응집한 후, 상기 투영렌즈(60)로 유도하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 투영렌즈(60)는 상기 집광렌즈(50)로부터 유도된 광을 평행하게 상기 물체(1)에 투영하여 모아레 무늬를 상기 물체(1) 표면에 형성하게 하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 제어부(70)는 상기 광원(10)의 광량을 제어하고 상기 CCD 카메라(80)로부터 모아레 무늬의 영상신호를 수신하여 상기 신호 처리부(90)로 전송하는 기능을 수행하며 상기 CCD 카메라(80)로부터 전송된 영상을 디지털화 하는, 도면에 도시되지 않은, 프레임 그레버를 포함한다. 상기 광량제어에 관하여 상술하면 다음과 같다.

상기 광원(10)의 광량제어는 각각의 발광 다이오드의 ON시간의 폭을 이용하여 제어한다. 기본적으로 모아레의 모든 가정은 상기 모아레 무늬에 사용된 광원의 밝기는 동일하다는 것에서부터 시작한다. 따라서 광량제어는 필수적인 것이다. 3개의 광원 중 하나를 기준으로 정하여 3개의 광원의 광량을 동일하게 제어한다. 광량제어를 위해 영상 신호를 상기 제어부(70)에 입력신호로 피드백한다.

본 실시예에서는 상기 프리즘형 광분할기(40)에 의해 모아레 무늬가 3개가 만들어지므로 3 버킷(Bucket) 알고리즘을 사용할 수 있다.

즉, 모아레 해석에서 미지수가 3개이므로 적어도 3개의 알고 있는 데이터를 필요로 한다.

상기 각각의 광원(10)을 이용하여 얻은 모아레 무늬를 본 실시예에서는 상기 프리즘형 광분할기(40)에 의해 얻어지므로 3 버킷(Bucket)알고리즘을 적용할 수 있게 된다.

즉, 모아레 해석에서 미지수가 3개이므로 적어도 3개의 알고 있는 값이 필요하다. 미지수는 평균밝기(D), 가시도(Υ)및 φ이다.

상기 수학식 2에서 I ₁, I ₂, I ₃ 는 임의의 이송된 모아레 무늬에 의해서 생성된 영상이다.

상술한 바와 같이 상기 3개의 영상(I ₁, I ₂, I ₃ )을 이용하면 을 구하여 물체의 높이를 구할 수 있게 된다.

또한, 상기 CCD 카메라(80)는 상기 물체(1)의 표면상에 형성된 모아레 무늬를 촬상하여, 촬상한 영상 신호를 상기 제어부(70)으로 전송하는 기능을 수행한다.

본 실시예에서 상기 CCD 카메라(80)는 1K × 1K의 영상 입력 소자로 구성된 것으로 한정하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 신호 처리부(90)는 팬티엄급 이상의 퍼스털 컴퓨터로서, 상기 제어부(70)으로부터 영상신호를 수신한 후, 상기 영상신호 및 상기 수학식 1, 2 및 3을 이용하여 물체의 높이를 구하는 3차원 영상정보를 제작하는 기능을 수행한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘형 광분할기를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치를 이용하여 전자부품을 검사하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

제어부(70)에 의해 광량이 조절된 광이 각각의 광원(10)으로부터 각각의 디퓨저(20)로 주사된다. 주사된 상기 광은 광 특성상 균질하지 못한 바, 상기 디퓨저(20)를 통과하면서 균질한 특성을 가지는 광이 된다.

상기 각각의 디퓨저(20)를 통과한 균질한 광은 각각의 고정격자(30)를 통과하게 되는데, 상기 고정격자(30)는 상기 균질한 광에 대하여 격자무늬를 일으키게 된다.

상기 격자무늬가 일어난 각각의 광은 프리즘형 광분할기(40)에서 동일한 광경로를 가진 광으로 되어 집광렌즈(50) 및 투영렌즈(60)를 경유하여, 물체(1)의 표면에 투영되어 모아레 무늬를 형성하게 된다.

상기 물체(1)에 형성된 모아레 무늬를 상기 CCD 카메라(80)는 촬상하여, 촬상한 영상신호를 제어부(70)로 전송하고, 상기 제어부(70)는 상기 CCD 카메라(80)로부터 수신한 상기 영상신호를 상기 각각의 광원(10)의 광량을 제어하기 위하여 사용한 후 신호 처리부(90)로 전송한다.

상기 신호 처리부(90)는 상기 제어부(70)로부터 수신한 상기 영상신호를 신호 처리하여 3차원 영상정보를 제작하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 격자의 이송과 이에 따른 오차가 없으므로 전자부품에 대하여 신속하고 정밀도 높은 검사를 수행하고, 이에 따른 양/불을 판정하여 부품실장 시에 발생하는 불량을 감소하고 작업효율을 증대 할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 전자부품 및 솔더 도포 검사장치의 개략적인 구성도.

Claims (3)

1. 모아레 무늬를 이용한 전자부품 및 솔더 도포 검사장치에 있어서,

   적어도 3 이상의 광원과;

   상기 각 광원으로부터의 광에 의해 격자무늬를 생성하는 적어도 3 이상의 고정격자와;

   상기 각 고정격자를 통과한 상기 격자무늬의 광들이 상호간에 위상 천이되어 각각 측정대상물에 투영되게 하는 광분할기와;

   상기 광분할기를 통과한 광에 의해 상기 측정대상물에 형성된 모아레 무늬를 촬상하여 영상신호화하는 CCD 카메라와;

   상기 광원들이 순차적으로 광을 조사하도록 제어하고, 상기 CCD 카메라로부터 상기 각 광원으로부터 순차적으로 조사된 광에 대응하는 적어도 3 이상의 영상신호를 수신하는 제어부와;

   상기 제어부로부터 수신한 상기 3 이상의 영상신호를 이용하여 3 버킷 이상의 알고리즘을 적용하여 3차원 영상정보를 제작하는 신호 처리부를 포함하는 전자부품 및 솔더 도포 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광분할기는 프리즘형인 것을 특징으로 하는 전자부품 및 솔더 도포 검사장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 각 광원과 상기 광분할기 사이에 각각 배치되어 상기 각 광원으로부터 주사된 광을 균질하게 하는 적어도 3 이상의 디퓨저와;

   상기 광분할기를 통과한 광을 응집하는 집광렌즈와;

   상기 집광렌즈를 통과한 광을 상기 측정대상물에 투영하는 투영렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 및 솔더 도포 검사장치.