KR100582778B1 - 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치에 관한 것으로, 센서가 실장되어진 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 전후좌우 위치 보정이 가능한 상태로 결합되는 센서치구와, 상기 센서치구가 결합되는 경통렌즈치구와, 상기 경통렌즈치구 전면에 부착되는 경통으로 이루어진 촬상 소자부가 구비된 산업용 영상 카메라에 있어서, 상기 센서치구가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구가 포함되는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치가 제공된다.

이에 따라서, 은 기존에 거치대를 이용한 광축보정하던 것을 센서가 부착된 인쇄회로기판에서 이루어지도록 함으로써, 카메라 설치 시, 발생하는 거치대 및 보정용 기구물의 제작비용을 절감할 수 있고, 설치시간을 최소화 할 수 있으며, 카메라 하우징의 크기 및 중량을 증가시키지 않도록 하여 광학 테이블의 크기 커지는 것을 방지할 수 있다.

Description

산업용 영상 카메라의 광축 보정장치{device for optical axis compensation of industrial camera}

도 1은 일반적인 촬상 소자부의 주요구성을 보인 개략도.

도 2는 종래의 산업용 영상 카메라를 영상시스템에 적용 설치한 상태를 보인 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 저면구조를 나타낸 사시도이다.

도 5a는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 분해 단면도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 결합 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110: 센서 120: 인쇄회로기판

121: 기판 고정부재 130: 센서치구

131: 수평 거치부 133: 수직고정부

133a: 체결 홀 135: 위치보정부재

140: 경통렌즈치구 141: 렌즈고정부재

143: 경통렌즈 결합부 143a: 센서 투과창

145: 체결 홀 147: 화각보정부재

본 발명은 산업현장에서 카메라를 이용한 검사 및 자동화 장비를 구성할 때 카메라에서 센서와 렌즈의 정렬, 센서와 하우징의 정렬, 궁극적으로 거치대와 센서의 정렬을 보정 할수 있는 하우징 구조에 관한 발명이다.

도 1은 일반적인 촬상 소자부의 주요구성을 보인 개략도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같은 일반적인 촬상 소자부의 구성은, 센서(10)가 실장 되어진 인쇄회로기판(20)과, 상기 인쇄회로기판(20)이 결합되는 센서치구(30)와, 상기 센서치구(30)가 결합되는 경통렌즈치구(40)와, 상기 경통렌즈치구(40) 전면에 부착되는 렌즈(50)가 구비된 경통(50)과, 바닥면(60)과, 후면 커넥터치구(70)으로 구성된다.

상기와 같이 촬상 소자부가 구비된 종래의 산업용 영상 카메라(1)를 영상시스템에 적용하여 설치하기 위해서는 도 2에서 보여지는 바와 같이 이송 롤러(4)에 의해 동작되는 컨베이어(5)에 검사 대상(6)이 등간격을 두고 안착된다.
그리고, 상기 촬상 소자부는 산업용 영상 카메라(1)의 외관을 이루며 거치대(3)에 지지되도록 설치되는 하우징(8)에 내설되는 바, 상기 산업용 영상 카메라(1)는 컨베이어(5)에 안착된 검사 대상(6)의 간격과 동일하게 정렬시키기 위한 별도의 보정기구(2)가 거치대(3)에 지지되도록 설치되며, 상기 하우징(8)이 보정기구(2)에 설치된다.
따라서, 상기 검사 대상(6)이 컨베이어(5)를 따라 산업용 영상 카메라(1)의 하방에 위치하게 되면, 상기 산업용 영상 카메라(1)가 검사 대상(6)을 촬영하여 원격지로 전송하게 되고, 원격지의 관리자는 촬영된 영상을 판별하여 검사 대상(6)의 이상유무(불량)를 체크하게 된다.
그러나, 상기 검사 대상(6)과 산업용 영상 카메라(1)의 화각이 일치하지 않게 되어 필요한 영상의 촬영이 불가능해지는 경우가 발생된다. 이때에는 산업용 영상 카메라(1)의 정렬을 위한 별도의 보정기구(2)를 통해 실제의 영상을 보면서 거치대(3) 및 보정기구(2)의 자유도를 이용하여 보정하게 된다.

그러나, 상기와 같은 보정방법은 단지 영상의 위치 및 화각을 보정할 뿐, 산업용 영상 카메라(1)의 하우징(8)에 구비된 렌즈(7)와 촬상 소자부의 센서(10)의 광축이 일치하는지 알 수 없어, 이때 생기는 오차 및 왜곡에 대한 보정이 불가능한 문제가 있게 된다.

이러한, 이유로 정밀 계측을 위한 산업용 영상 카메라(1)를 지지하게 되는 거치대(3)에는 3축 이상의 교정이 가능한 보정기구가 사용되어야 하고, 이에 따라서, 산업용 영상 카메라(1)의 물리적 크기와 무게를 가중시키는 한편, 산업용 영상 카메라(1)의 정렬을 위한 공간이 필요하게 되어, 파노라마와 같은 연속연결된 영상을 획득하기 위한 장치의 구현에 많은 어려움이 있었다.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 산업용 영상 카메라에 구비되는 촬상 소자부의 화각보정과 위치보정이 동시에 이루질 수 있도록 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.

둘째, 거치대에 산업용 영상 카메라를 설치한 후, 추가적인 광축 보정작업이 최소될 수 있도록 하며, 광축 보정을 위한 별도의 기구물을 사용하지 않아 작업의 간편성과 더불어 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.

셋째, 산업용 영상 카메라의 하우징에 구비되는 렌즈와 촬상 소자부의 광축을 근본적으로 일치시킬 수 있게되어 제품의 신뢰성을 높이도록 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.

넷째, 산업현장에 산업용 영상 카메라를 설치하는데 걸리는 시간이 단축됨으로서, 비용 절감을 이룰 수 있도록 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 제공하는데 있다.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 센서가 실장되어진 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 전후좌우 위치 보정이 가능한 상태로 결합되는 센서치구와, 상기 센서치구가 결합되는 경통렌즈치구와, 상기 경통렌즈치구 전면에 부착되는 경통으로 이루어진 촬상 소자부가 구비된 산업용 영상 카메라에 있어서, 상기 센서치구가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구가 포함되는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 경통렌즈치구는 중앙에 센서 투과창을 갖는 경통렌즈 결합부를 형성하고, 상기 경통렌즈 결합부의 외측 각 모서리부에 센서치구와의 높낮이 조절을 통한 화각보정이 이루어질 수 있도록 화각보정부재를 체결하기 위한 체결 홀을 적어도 하나 이상씩 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경통렌즈치구와 센서치구의 화각보정이 이루어지고 나서, 렌즈가 구비된 경통을 경통렌즈치구의 모서리 네 곳에 체결시켜 센서치구와의 움직임이 고정되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치를 나타낸 사시도이다. 도면을 참고하여 설명하면, 상기 산업용 영상 카메라는 크게 촬상 소자부와, 산업용 영상 카메라의 외관을 이루며 거치대에 지지되는 하우징으로 구성된다.
상기 촬상 소자부는, 센서(110)가 실장되어진 인쇄회로기판(120)과, 상기 인쇄회로기판(120)이 위치 보정 가능한 상태로 결합되는 센서치구(130)와, 상기 센서치구(130)가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구(140)를 포함하여 구성된다.

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상기 센서치구(130)는, 인쇄회로기판(120)을 상면에 거치 시키기 위한 수평 거치부(131)를 형성하고, 상기 수평 거치부(131)의 네 변으로부터 일정높이 입설되어 상기 인쇄회로기판(120)이 이탈됨과 동시에 별도의 위치보정부재(135)를 결합하여 상기 인쇄회로기판(120)의 전후좌우의 위치가 보정되도록 한 수직 고정부(133)로 구성된다.

이때, 상기 센서치구(130) 내에 인쇄회로기판(120)이 전후좌우(X축 내지 Y축)로의 유동이 가능한 상태로 결합되도록 하고, 상기 수직 고정부(133)는 수평 거치부(131)의 각 변에 2개씩 형성된다.

상기 각 수직 고정부(133)에는 별도의 위치보정부재(135)를 체결하기 위한 체결 홀(133a)을 적어도 하나 이상 형성하도록 하는데, 본 발명에서는 2개의 체결 홀(133a)이 형성되도록 하고 있다. 상기 별도의 위치보정부재(135)는 나사를 사용하게 된다.

그리고, 상기 경통렌즈치구(140)는 중앙에 센서 투과창(143a)을 갖는 경통렌즈 결합부(143)를 형성하고, 상기 경통렌즈 결합부(143)의 외측 각 모서리부에 센서치구(130)와의 높낮이(Z축) 조절을 통한 화각보정이 이루어질 수 있도록 화각보정부재(147)를 체결하기 위한 체결 홀(145)을 적어도 하나 이상, 바람직하게는 2개씩이 형성된다.
또한, 상기 경통렌즈치구(140)에는 렌즈(170)가 구비된 경통(150)이 구비되는 바, 상기 경통렌즈 결합부(143)와 접하게 되는 경통(150)의 둘레에는 다수의 체결홀(155)이 형성되고, 상기 체결홀(155)에 삽입되는 렌즈고정부재(141)가 조립되어 경통렌즈치구(140)와 고정된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 조립공정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 센서(110)를 인쇄회로기판(120)에 고정하게 되고, 상기 인쇄회로기판(120)을 센서치구(130)에 위치 보정하여 결합시키게 된다.

이때, 위치 보정방법은 센서치구(130)의 각 수직 고정부(133)에 체결된 위치보정부재(135)를 육각렌치 또는 기타의 수단을 사용하여 조이거나 풀게됨으로써 전후좌우(X축 내지 Y축)로 이동시킬 수 있게 된다.
즉, 상기 인쇄회로기판(120)을 센서치구(130)의 올바르게 위치시키기 위해 센서치구(130)에 체결된 위치보정부재(135)를 X축과 Y축에 따라 조이거나 풀어 보정을 실시하게 된다. 따라서, 도 3에서 보여지는 본 발명의 위치보정부재(135)는 한 변에 4개씩 총 16개가 사용되어 미세한 위치의 보정까지 가능하다.

다음으로, 상기 인쇄회로기판(120)이 센서치구(130) 상에 위치 보정되고 나 면, 도 3에서 보는 바와 같이 별도의 기판고정부재(121)에 의해 인쇄회로기판(120)의 상부 모서리 네 곳을 센서치구(130)에 체결시켜 움직임이 고정되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 저면구조를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 고정이 완료된 센서치구(130)를 경통렌즈치구(140)와 결합시키도록 하는데, 이때도 역시, 별도의 화각보정부재(147)를 사용하여 센서치구의 높낮이를 보정하여 센서치구(130)에 결합된 센서(110)와 경통렌즈치구(140)에 결합되는 렌즈(170)의 화각보정이 이루어지도록 한다.

이때, 화각보정방법은 경통렌즈치구(140)의 각 모서리부에 체결된 화각보정부재(147)를 육각렌치 또는 기타의 수단을 사용하여 상/하로 이동시킴으로서 높낮이의 보정을 통해 센서(110)와 렌즈(170)의 화각보정이 가능해진다. 도 4에서 보여지는 본 발명의 화각보정부재(147)는 한 모서리에 2개씩 총 8개가 사용되도록 하여 미세한 화각보정이 가능하도록 한다.
도 5a는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 분해 단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치의 결합 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 경통렌즈치구(140)와 센서치구(130)의 화각보정이 이루어지고 나서, 별도의 렌즈고정부재(141)를 경통렌즈치구(140)의 모서리 네 곳에 체결시켜 센서치구(130)와의 움직임이 고정되도록 한다.

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상기와 같은 본 발명은 기존에 거치대를 이용한 광축보정하던 것을 센서가 부착된 인쇄회로기판에서 이루어지도록 함으로써, 카메라 설치 시, 발생하는 거치대 및 보정용 기구물의 제작비용을 절감할 수 있고, 설치시간을 최소화 할 수 있으며, 카메라 하우징의 크기 및 중량을 증가시키지 않도록 하여 광학 테이블의 크기 커지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 렌즈의 화각보정과 위치보정이 동시에 이루질 수 있게 되는 효과가 있다.

둘째, 거치대에 카메라를 설치한 후, 추가적인 광축 보정작업이 최소화되고, 보정을 위한 별도의 기구물을 사용하지 않아 작업의 간편성과 더불어 비용 절감의 효과를 갖는다.

셋째, 렌즈와 센서의 광축을 근본적으로 일치시킬 수 있게되어 제품의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

넷째, 산업현장에 카메라를 설치하는데 걸리는 시간이 단축됨으로서, 비용 절감의 효과가 있다.

Claims (9)

1. 센서가 실장되어진 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 전후좌우 위치 보정이 가능한 상태로 결합되는 센서치구와, 상기 센서치구가 결합되는 경통렌즈치구와, 상기 경통렌즈치구 전면에 부착되는 경통으로 이루어진 촬상 소자부가 구비된 산업용 영상 카메라에 있어서,

   상기 센서치구가 높낮이 보정 가능한 상태로 결합되는 경통렌즈치구가 포함되는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치.
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8. 제 1 항에 있어서,

   상기 경통렌즈치구는 중앙에 센서 투과창을 갖는 경통렌즈 결합부를 형성하고, 상기 경통렌즈 결합부의 외측 각 모서리부에 센서치구와의 높낮이 조절을 통한 화각보정이 이루어질 수 있도록 화각보정부재를 체결하기 위한 체결 홀을 적어도 하나 이상씩 형성하는 것을 특징으로 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 경통렌즈치구와 센서치구의 화각보정이 이루어지고 나서, 렌즈가 구비된 경통을 경통렌즈치구의 모서리 네 곳에 체결시켜 센서치구와의 움직임이 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 산업용 영상 카메라의 광축 보정장치.

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