KR100933697B1 - 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법 - Google Patents

카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라를 이용하여 측정 대상물의 형상을 측정하고 불량 여부를 판단하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법에 관한 것으로, 파장 범위가 넓은 백색광을 이용하여 빛을 반사하는 각도내에서 측정대상물에 조사하고 그 반사되는 빛을 고성능카메라를 이용하여 측정함으로써 반투명하거나 투명한 측정대상물의 형상을 검사 가능하게 하여 LED등의 형상 검사 속도가 향상되는 효과가 있고, 측정 대상물의 형상 검사시 특정한 기준면의 측정값에 대한 측정면의 상대 측정값을 기 저장한 기준면과 측정면의 상대값 데이터와 비교하여 계산함으로써 측정값의 오차 범위를 감소시켜 보다 정밀한 검사를 가능하게 하는 효과가 있으며, 복수개의 측정 장치를 단일의 시스템에 배치하고 컨베이어를 이용하여 측정 장치간의 이동이 가능하게 함으로써 복수의 검사를 자동화하여 검사 효율을 높히는 뛰어난 효과가 있다.
입체 형상 검사 장치, LED 검사, 형상 측정, 카메라, 촬상

Description

카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법{APPARATUS FOR INSPECTING THREE DIMENSIONAL SHAPE USING CAMERA, INSPECTION SYSTEM INCLUDING THE SAME AND INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 카메라를 이용하여 측정 대상물의 형상을 측정하고 불량여부를 판단하는 검사시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파장 범위가 넓은 백색광을 이용하여 빛을 반사하는 각도내에서 측정 대상물에 조사하고 그 반사되는 빛을 고성능카메라를 이용하여 측정하며, 측정 대상물의 형상 검사시 특정한 기준면의 측정값에 대한 측정면의 상대 측정값을 기 저장한 기준면과 측정면의 상대값 데이터와 비교하여 계산하고, 복수개의 측정 장치를 단일의 시스템에 배치하고 컨베이어를 이용하여 측정 장치간의 이동이 가능하게 한 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로, LED나 반도체 웨이퍼등과 같은 물체의 표면에 이물의 부착여부나 혹은 표면의 균일여부등을 검사하는데 있어 아주 정밀한 측정이 요구되므로 빛의 간섭무늬를 이용한 방법이나 레이저와 같은 파장이 짧은 빛을 이용하여 정밀한 측정을 가능하게 하는 방법들이 이용되어 왔다.
도 1은 간섭무늬를 이용하여 어떤 측정 대상물의 형상을 측정하는 입체형상 측정장치의 구성도로서, 상기 입체형상 측정장치는 조명광을 조사하는 광원(2)에서 빔분할기(4)를 통해 상기 광원(2)으로부터의 조명광을 분할시킨다. 상기 빔분할기(4)로부터 나온 조명광의 일부는 최고점과 최저점 단차를 가지는 측정 대상물(6)에 조사되며, 또한 상기 빔분할기(4)로부터 나온 조명광의 나머지 일부는 기준면(5)에 조사되어 반사된다. 상기 측정 대상물(6)의 표면과 상기 기준면(5)으로부터 반사되어 합쳐진 간섭무늬를 촬영장치(1)를 통해 촬영하여, 제어 컴퓨터를 이용하여 상기 촬영장치(1)를 통해 촬영된 영상을 처리한다. 상기 기준면(5)은 상기 측정 대상물(6)의 최고점의 반사거리 및 상기 측정 대상물(6)의 최저점 반사거리와 각각 동일한 반사거리를 제공하는 반사거리 조절수단(3)을 더 구비함으로써 다양한 측정 대상물의 형상을 측정할 수 있다.
그러나, 상기 입체형상 측정장치는 불투명한 물체의 형상을 측정할때는 상기 조명광이 측정 대상물에 반사되어 간섭무늬가 발생하기 때문에 측정이 가능하나, 반투명하거나 투명한 물체의 형상을 측정할때는 상기 조명광이 측정대상물을 거의 투과함으로써 간섭무늬가 발생하지 않아 측정이 불가능한 단점이 있다.
상기 도 2는 보다 정밀한 측정을 가능하게 하기 위한 레이저를 이용한 입체 형상 측정장치의 구성도로서, 발광부(11)에서 빛을 조사하고, 상기 조사된 빛(14)은 측정대상물(13)에 반사되어 카메라부(12)를 통해 입력된 빛을 처리하여 어떤 측정 대상물(13)의 형상을 측정할 수 있다. 상기 입체형상 측정장치는 도 1에서 설명 한 입체형상 측정장치와 달리 빛의 간섭현상을 이용하지 않으므로 반투명하거나 투명한 측정 대상물의 형상을 측정할 수 있다. 그러나 상기의 입체형상 측정장치는 레이저와 같은 고유 파장의 범위가 좁은 광원을 사용하여 측정 대상물의 형상을 측정하므로, 해당 측정 대상물의 투명도에 따라 측정 결과의 편차가 커서 정밀한 측정이 불가능하다.
그러므로, 투명도가 높은 LED등의 표면검사등 정밀도가 요구되는 검사에서 필요한 반투명하거나 투명한 물체의 정밀한 측정이 가능한 장치가 요구되며, 또한, 이러한 검사가 필요한 LED등에 요구되는 다른 검사들을 상기의 검사와 함께 연속적으로 검사할 수 있는 시스템이 필요하다. 위와 같이 복수의 검사를 연속적으로 검사하기 위해서는 측정 대상물이 이동함에 따른 오차가 생겨 정밀한 측정이 어려우므로 이러한 오차를 보정하기 위한 장치 및 방법도 더불어 요구된다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 파장 범위가 넓은 백색광을 이용하여 빛을 반사하는 각도내에서 측정대상물에 조사하고 그 반사되는 빛을 고성능카메라를 이용하여 측정함으로써 반투명하거나 투명한 측정대상물의 형상을 검사 가능하게 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 다른 목적은 측정 대상물의 형상 검사시 특정한 기준면의 측정값에 대한 측정면의 상대 측정값을 기 저장한 기준면과 측정면의 상대값 데이터와 비교하여 계산함으로써 측정값의 오차 범위를 감소시킨 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 복수개의 측정 장치를 단일의 시스템에 배치하고 컨베이어를 이용하여 측정 장치간의 이동이 가능하게 함으로써 복수의 검사를 자동화한 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정장치를 포함한 검사 시스템은, 측정 대상물 집합체를 카세트(Cassette)에 담아 로딩(Loading)하는 로더부, 상기 카세트를 이동시키는 컨베이어부, 입체 검사시 상기 카세트를 슬라이딩 방식으로 이동시키는 입체검사스테이지 부, 카메라를 이용하여 입체 검사를 수행하는 입체검사부(상기 입체형상 측정장치), 평면 검사시 상기 카세트를 슬라이딩 방식으로 이동시키는 평면검사스테이지부, 평면 검사를 수행하는 평면검사부, 상기 입체 검사 또는 평면 검사에서 불량 판정된 측정 대상물에 불량 표시를 마킹(Marking)하는 마킹부, 상기 측정 대상물 집합체를 언로드(Unload)하는 언로더부를 포함한다.
상기 로더부는 측정 대상물 집합체를 카세트에 담아 로딩한다.
상기 컨베이어부는 상기 카세트를 이동하여 스테이지부에 안착시키므로써 복수의 검사를 연속적으로 가능하게 한다.
상기 입체검사 스테이지부는 입체 형상 측정시 카세트를 슬라이딩 방식으로 이동시킨다.
상기 입체검사부는 상기 측정 대상물 집합체에 포함된 복수개의 측정 대상물의 입체 형상을 검사하며, 여러개의 측정 대상물을 동시에 측정하여 검사함으로써 검사 시간을 단축할 수 있다.
상기 평면검사 스테이지부는 측정 대상물의 평면 형상 측정시 카세트를 슬라이딩 방식으로 이동시킨다.
상기 평면검사부는 상기 측정 대상물 집합체에 포함된 복수개의 측정 대상물의 평면 검사를 실시하며, 여러개의 측정 대상물을 동시에 측정하여 검사함으로써 검사 시간을 단축할 수 있다.
상기 마킹부는 상기 입체검사부 또는 상기 평면검사부에서 불량 판정된 측정 대상물에 불량 표시를 마킹한다.
상기 언로더부는 검사가 종료된 카세트를 상기 검사 시스템으로부터 언로드 한다.
상기 입체형상 측정부는 발광부에서 측정 대상물로 백색 선광원을 조사하며, 상기 측정 대상물로부터 반사되는 광원은 반사부를 통해 카메라부로 들어간다.
상기 발광부는 백색 선광원을 측정 대상물을 향해 조사하며, 상기 측정 대상물의 투명도에 따라 상기 측정 대상물에 조사된 선광원이 반사될 수 있을 정도의 반사 임계값의 범위만큼 기울여져 설치되어 있다.
상기 반사부는 상기 측정 대상물에서 반사되는 광원을 상기 카메라부로 반사하는 역할을 한다.
상기 카메라부는 고성능 카메라등을 이용하여 상기 반사부를 통해 반사되는 광원을 촬영하고, 상기 카메라부에 연결된 제어 컴퓨터등을 통해 상기 카메라부에 촬영된 결과를 이용하여 측정 대상물의 형상을 측정할 수 있다.
상기 입체형상 측정부는 측정결과를 이용하여 연산하고 그 연산 결과로써 불량 여부를 판단하는 측정제어부를 포함하며, 상기 측정제어부는 측정 대상물을 측정하는 구동부, 상기 구동부에서 측정한 측정 결과 이미지를 이용하여 측정 결과값을 계산하는 연산부, 측정 대상물의 측정 결과값의 표준범위 또는 오차범위를 저장한 측정대상DB, 상기 연산부의 측정 결과값을 상기 측정대상DB에 기 저장된 표준범위의 측정 결과값과 비교할 수 있는 범위로 변환하는 보상부, 사용자 조작을 가능하게 하는 디스플레이부 및 상기 보상부에서 변환된 측정결과값을 상기 측정대상DB 의 측정 결과값의 표준범위와 비교하여 측정 대상물의 불량 여부를 판정하며 상기 구동부, 연산부, 보상부, 디스플레이부의 제어를 담당하는 제어부를 포함한다.
본 발명 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법은 파장 범위가 넓은 백색광을 이용하여 빛을 반사하는 각도내에서 측정대상물에 조사하고 그 반사되는 빛을 고성능카메라를 이용하여 측정함으로써 반투명하거나 투명한 측정대상물의 형상을 검사 가능하게 하여 LED등의 형상 검사 속도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법은 측정 대상물의 형상 검사시 특정한 기준면의 측정값에 대한 측정면의 상대 측정값을 기 저장한 기준면과 측정면의 상대값 데이터와 비교하여 계산함으로써 측정값의 오차 범위를 감소시켜 보다 정밀한 검사를 가능하게 하는 효과가 있다.
본 발명 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 검사장치, 이를 포함한 검사시스템 및 그 검사방법은 복수개의 측정 장치를 단일의 시스템에 배치하고 컨베이어를 이용하여 측정 장치간의 이동이 가능하게 함으로써 복수의 검사를 자동화하여 검사 효율을 높히는 뛰어난 효과가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정장치를 사용하여 측정하고자 하는 측정 대상물의 일 예를 도시한 것으로서, 도 3은 상기 측정 대상물의 사시도와 단면도이다.
상기 측정 대상물은 내부에 LED가 구성된 몰드부(20)와, 상기 몰드부(20)에 적용되어 상기 LED를 보호하며 상기 LED의 광원을 균일하게 확산하는 역할을 하는 에폭시부(25)로 구성된다.
상기 에폭시부(25)는 투명하거나 혹은 반투명하며, 그 표면은 정상일 경우 균일하여야 하고, 도시한 바와 같이 표면이 오목하게 처리되어야 상기 LED로부터 나오는 빛을 확산할 수 있다. 이 때, 상기 에폭시부(25)의 표면이 균일한지 혹은 기 설정된 표준의 범위만큼 오목한지를 검사하여 검사에 합격된 측정 대상물만을 출하해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 측정 대상물이 집합된 측정 대상물 집합체를 도시한 것으로, 상기 측정 대상물 집합체는 상기 측정 대상물을 집합하여 동시에 검사 가능하도록 리드 프레임(Lead Frame)형태로 구성되어 있으며, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정장치를 포함한 검사 시스템은 상기 측정 대상물 집합체를 로딩하여 검사를 수행한다.
상기 측정 대상물 집합체는 상기 검사 시스템의 스테이지를 통해 검사 장치 간 이동하면서 검사를 수행하는데, 상기 측정 대상물 집합체에 포함된 개별의 측정 대상물이 매우 작으며 한번에 대량의 측정 대상물의 검사를 측정해야하므로, 검사시 마이크로미터(μm)단위의 정밀도가 요구된다. 또한, 스테이지를 이용하여 검사 장치가 이동시 발생하는 진동이나 충격에 측정 오차가 발생할 수 있으므로, 고해상도의 카메라를 사용하여 이러한 측정오차를 보정하는 방법이 필요하다. 상기 보정 방법은 아래 도 10 내지 12에서 다시 한번 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정장치를 포함한 검사 시스템의 정면도로서, 상기 측정 대상물 집합체를 카세트(Cassette)에 담아 로딩(Loading)하는 로더부(30), 상기 카세트를 이동시키는 컨베이어부(35), 입체 검사시 상기 카세트를 거치시키는 입체검사스테이지부(45), 카메라를 이용하여 입체 검사를 수행하는 입체검사부(40: 상기 입체형상 측정장치), 평면 검사시 상기 카세트를 거치시키는 평면검사스테이지부(55), 평면 검사를 수행하는 평면검사부(50), 상기 입체검사 또는 평면검사에서 불량 판정된 측정 대상물에 불량 표시를 마킹(Marking)하는 마킹부(60), 상기 측정 대상물 집합체를 언로드(Unload)하는 언로더부(70)를 포함한다.
상기 로더부(30)는 측정 대상물 집합체를 카세트에 담아 로딩한다.
상기 컨베이어부(35)는 복수개의 검사 장치(40, 50)간에 상기 카세트를 이동하여 거치부(45, 55)에 안착시키므로써 복수의 검사를 연속적으로 가능하게 한다.
상기 입체검사 스테이지부(45)는 입체 형상 측정시 카세트를 슬라이딩 방식 으로 이동시킨다.
상기 입체검사부(40)는 상기 측정 대상물 집합체에 포함된 복수개의 측정 대상물의 입체 형상을 검사하며, 여러개의 측정 대상물을 동시에 측정하여 검사함으로써 검사 시간을 단축할 수 있다.
상기 평면검사 스테이지부(55)는 측정 대상물의 평면 형상 측정시 카세트를 슬라이딩 방식으로 이동시킨다.
상기 평면검사부(50)는 상기 측정 대상물 집합체에 포함된 복수개의 측정 대상물의 평면 검사를 실시하며, 여러개의 측정 대상물을 동시에 측정하여 검사함으로써 검사 시간을 단축할 수 있다.
상기 마킹부(60)는 상기 입체검사부(40) 또는 상기 평면검사부(50)에서 불량 판정된 측정 대상물에 불량 표시를 마킹한다.
상기 언로더부(70)는 검사가 종료된 카세트를 상기 검사 시스템으로부터 언로드 한다.
상기 카메라를 이용한 입체형상 측정장치를 포함한 검사 시스템은 복수개의 측정 장치를 단일의 시스템에 배치하고 컨베이어를 이용하여 측정 장치간의 이동이 가능하게 함으로써 복수의 검사를 자동화하여 검사 효율을 크게 높힐 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체형상 측정부의 동작 원리를 나타낸 것이다. 상기 입체형상 측정부는 발광부(110)에서 측정 대상물(200)로 백색 선광원(150)을 조사하며, 상기 측정 대상물(200)로부터 반사되는 광원은 반사부(130)를 통해 카메라부(120)로 들어간다.
상기 발광부(110)는 백색 선광원(150)을 측정 대상물(200)을 향해 조사하며, 상기 측정 대상물의 투명도에 따라 상기 측정 대상물에 조사된 선광원(150)이 반사될 수 있을 정도(예를 들어 반사 임계값의 각도이내)로 기울여져 설치되어 있다.
상기 반사부(130)는 상기 측정 대상물에서 반사되는 광원을 상기 카메라부(120)로 반사하는 역할을 한다.
상기 카메라부(120)는 고성능 카메라등을 이용하여 상기 반사부(130)를 통해 반사되는 광원을 촬영하고, 상기 카메라부(120)에 연결된 제어 컴퓨터등이 상기 카메라부(120)에 촬영된 결과를 이용하여 연산함으로써 측정 대상물의 형상의 정상유무를 검사할 수 있다.
상기 반사부(130)를 설치하여 상기 카메라부(120)를 수직으로 배치할 수 있으므로 상기 입체형상 측정부의 부피를 크게 줄일 수 있고, 또한 발광부(110)에서 파장 범위가 넓은 백색광(150)을 이용하여 빛을 반사하는 범위내에서 측정대상물에 조사하고 그 반사되는 빛을 고성능 카메라를 이용하여 측정함으로써 반투명하거나 투명한 측정대상물의 외형을 검사 가능하게 하여 LED등의 형상 검사 속도가 향상되는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정부의 정면도로서, 헤드(140) 내부에 설치된 발광부(110)와 카메라부(120)사이에 반사부(130)를 위치시켜 측정 상태를 유지하면서 카메라부(120)를 수직배치할 수 있어 발광부(110)와 카메라부(120)의 구성에 따른 부피를 최대한 줄일 수 있다. 또한, 상기 발광부(110)에서 선광원을 조사할 수 있도록 내부에 슬릿을 설치한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정부의 발광부의 동작을 설명한것으로, 상기 발광부는 광원을 조사하는 광원부(111), 상기 광원부(111)의 광원을 선광원화하는 제 1슬릿(112), 상기 제 1슬릿(112)을 통과한 선광원을 보다 정밀하게 제어하는 제 2슬릿(113)을 포함한다.
상기 슬릿(112, 113)은 이중으로 구성되어 동작함으로써 상기 광원부(111)에서 나오는 광원을 보다 정밀하게 제어 가능하므로, 측정 하고자 하는 측정 대상물의 특성에 따른 다양한 측정 방법을 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정 장치를 포함한 검사 시스템의 외관으로, 외부에 사용자 조작의 편의를 위해 내부 장치들과 연결된 단말, 모니터 및 키보드를 배치하여 외부에서 쉽게 내부 장치들의 제어가 가능하며 장애 발생시 신속히 대처 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 도시하지는 않았지만 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정 장치를 포함한 검사 시스템은 컨베이어부를 포함하여 대상 측정물 집합체를 담은 카세트가 상기 컨베이어부를 통해 상기 검사 시스템의 장치들간의 이동을 가능하게 하여 전체 검사를 자동화할 수 있는 장점이 있다.
도 10은 상기 헤드의 내부 동작을 나타낸 예시도로서, 도 6에서 이미 설명한 바와 같이 상기 헤드(140) 내부에 장치된 발광부, 반사부 및 카메라부를 이용하여 측정 대상물 집합체에 패키지된 복수개의 측정대상물(200)을 검사한다.
이때, 상기 측정대상물은 도 10에 도시한 바와 같이 스테이지부(300)를 통해 슬라이딩 이동하여 검사를 수행하는데 상기 측정대상물 집합체가 적재된 카세트(200)는 슬라이딩 이동함에 따라 스테이지부(300)의 진동 및 이동에 따른 수 ~ 수십 마이크로미터(μm)정도의 위치 변경으로 인해 수 마이크로미터(μm)해상도로 정밀한 검사를 수행해야 하는 표면 검사시 오차가 발생할 확률이 높아 검사의 신뢰도를 보장하기 어렵다. 따라서, 도 11과 도 12에서 설명하고자 하는 방식으로 상기의 오차를 보정하여 정확한 검사를 수행하도록하여 검사의 신뢰도를 높일 필요가 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정부의 측정결과를 이용하여 연산하고 그 연산 결과로써 불량 여부를 판단하는 측정제어부(400)의 구성도로서, 상기 측정제어부(400)는 측정 대상물을 측정하는 구동부(410), 상기 구동부(410)에서 측정한 측정 결과 이미지를 이용하여 측정 결과값을 계산하는 연산부(420), 측정 대상물의 측정 결과값의 표준범위 또는 오차범위를 저장한 측정대상DB(510), 상기 연산부(420)의 측정 결과값을 상기 측정대상DB(510)에 기 저장된 표준범위의 측정 결과값과 비교할 수 있는 범위로 변환하는 보상부(430), 사용자 조작을 가능하게 하는 디스플레이부(520) 및 상기 보상부(430)에 서 변환된 측정결과값을 상기 측정대상DB(510)의 측정 결과값의 표준범위와 비교하여 측정 대상물의 불량 여부를 판정(530)하며 상기 구동부, 연산부, 보상부, 디스플레이부의 제어를 담당하는 제어부(440)를 포함한다.
상기 구동부(410)는 상기 도 12에서 도시한바와 같이 측정 대상물 집합체에 패키지된 복수개의 측정대상물을 검사 가능한 발광부, 반사부 및 카메라부를 포함하며, 측정대상물을 측정하여 그 측정결과 이미지를 상기 제어부(440)로 전송한다.
상기 연산부(420)는 상기 구동부(410)에서 측정한 측정 결과 이미지를 상기 제어부(440)에서 전송받아, 이를 이용하여 상기 측정대상물의 측정 결과값을 계산한다. 특히, 측정대상물의 외부표면높이(몰드부 높이)와 내부표면높이(에폭시부 높이)로 나누어서 측정 결과값을 계산한다.
상기 측정대상DB(510)는 상기 측정 대상물의 측정 결과값의 표준범위 또는 오차범위를 외부표면높이와 내부표면높이의 상대값으로 표준화하여 기 저장하고 있다.
상기 보상부(430)는 상기 연산부(420)에서 계산된 측정 결과값을 상기 측정대상DB(510)에 기 저장된 표준범위의 측정 결과값과 비교할 수 있는 범위로 변환한다. 보다 자세히 설명하면, 상기 측정대상물이 스테이지를 타고 슬라이딩 이동함에 따라, 그에 따른 진동등에 의해 상기 연산부(420)에서 계산된 외부표면높이가 가변되므로, 상기 외부표면높이를 상기 측정대상DB(510)에 기 저장된 표준범위로 변환하고 기 설정된 규칙에 따라 상기 연산부(420)에서 계산된 내부표면높이를 상기 외부표면높이가 변환된 비율만큼 가감하여 변환함으로써, 상기 외부표면높이와 내부 표면높이의 상대값을 상기 측정대상DB(510)에 기 저장된 표준범위와 비교가 가능해진다. 즉, 이를 통해 수 마이크로미터(μm)이내의 정밀도를 얻을 수 있다.
상기 제어부(440)는 상기 보상부(430)에서 변환된 측정결과값을 상기 측정대상DB(510)의 측정 결과값의 표준범위와 비교하여 측정 대상물의 불량 여부를 판정(530)한다.
상기 디스플레이부(520)는 상기 측정 대상물의 측정값 및 불량 여부 판정을 디스플레이하여 장치의 오작동시 사용자가 오류를 인지하게 한다.
상기와 같이 측정 대상물의 형상 측정시 외부 기준면의 측정값에 대한 내부 측정면의 상대 측정값을 측정대상DB에 기 저장한 기준면과 측정면의 데이터와 비교하여 계산함으로써 진동등에 의한 측정값의 오차 범위를 감소시켜 보다 정밀한 검사를 가능하게 하는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측정부를 사용한 측정 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 상기 측정대상물(200)의 외부표면높이(210)는 일정하므로 그 내부표면높이의 정상 여부는 선광원이 측정대상물을 지나며 촬영한 복수개의 측정이미지에서 계산된 외부표면높이(160)와 내부표면높이(150)를 비교하여 상대값을 계산하고, 상기 복수개의 계산된 상대값의 분포를 기 저장된 표준범위의 분포와 비교함으로써 정밀한 검사가 가능하다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체형상 측 정장치를 사용한 측정 방법을 통해 얻어지는 이미지 스캔결과로서, 도 13은 측정결과를 이차원으로 표현한 2D (Two-Dimentional) 이미지이고, 도 14는 측정결과를 삼차원으로 표현한 3D(Three-Dimentional) 이미지이다. 상기의 이미지에서 3개의 측정대상물 이미지중 마지막 세번째 이미지는 내부표면의 균일 또는 오목한 정도가 기 설정된 범위를 넘어서 불량임을 나타내고 있으며, 이러한 측정결과 이미지를 통해 손쉽게 상기 측정대상물의 불량여부를 판별할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
도 1은 간섭무늬를 이용하여 어떤 측정 대상물의 형상을 측정하는 입체 형상 측정장치의 구성도.
도 2는 레이저를 이용한 입체 형상 측정장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정장치를 사용하여 측정하고자 하는 측정 대상물의 일 예.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 측정 대상물이 집합된 측정 대상물 집합체.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정장치를 포함한 검사 시스템의 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 형상 측정부의 동작 원리.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정부의 정면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정부의 발광부의 동작.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정 장치를 포함한 검사 시스템의 외관.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정 장치의 헤드(Head)의 내부 동작을 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정부의 측정제어부의 구성도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정부를 사용한 측정 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정 장치를 사용하여 얻어지는 이차원 이미지 스캔결과.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 입체 형상 측정 장치를 사용하여 얻어지는 삼차원 이미지 스캔결과.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
40: 입체형상측정부 50: 평면형상측정부
60: 마킹부 110: 발광부
120: 카메라부 130: 반사부
200: 측정대상물

Claims (16)

  1. 백색광을 이용하여 적어도 하나 이상의 슬릿을 통해 생성한 선광원을 측정 대상물에 기 설정된 각도로 기울여 조사하는 발광부;
    상기 발광부가 조사한 선광원의 반사광을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 카메라부;
    상기 발광부와 카메라부 사이에 설정된 측정 영역에 측정 대상물을 슬라이딩 방식으로 이동시키는 스테이지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정 대상물의 외형에 관한 정보가 저장된 측정대상DB;
    상기 측정대상DB의 정보와 상기 카메라부에서 측정한 정보를 비교하여 측정 대상물의 외형정보에 따라 측정값을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 보상부는
    상기 측정대상DB에 저장된 외형에 관한 정보는 기준면에 관한 정보이고, 상 기 카메라부에서 측정한 정보를 기준면과 측정면으로 분류하여 상기 기준면의 정보와 상기 측정대상DB에 저장된 기준면정보를 비교하여 상기 측정면의 측정정보를 상대적 수치로 보상하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부가 조사한 선광원의 반사광을 상기 카메라부로 반사하는 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부는
    광원을 조사하는 광원부;
    상기 광원부의 광원을 선광원화하는 제 1슬릿;
    상기 제 1슬릿을 통과한 선광원의 두께를 미세 조절하는 제 2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라부에서 촬영된 측정 대상물을 기준면과 측정면으로 분류하여 상기 기준면과 측정면의 표면 높이의 상대값을 계산하고 그 계산 결과를 기 저장된 상대값의 표준범위와 비교하여 상기 측정 대상물의 불량 여부를 판단하는 측정제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 측정제어부는
    상기 측정 대상물의 측정값 및 불량 여부 판정을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치.
  8. 측정대상물 집합체를 적재한 카세트를 로딩(Loading)하는 로더(Loader)부;
    상기 측정대상물 집합체의 입체 형상 검사를 수행하는 입체검사부;
    상기 측정대상물 집합체의 평면 형상 검사를 수행하는 평면검사부;
    상기 입체검사부 또는 평면검사부에서 불량 판정된 측정 대상물에 불량 표시를 하는 마킹(Marking)부;
    상기 카세트를 언로드(Unload)하는 언로드(Unload)부를 포함하고
    상기 입체검사부는 백색광을 적어도 하나 이상의 슬릿을 통해 생성한 선광원을 측정 대상물에 기 설정된 각도로 기울여 조사하는 발광부;
    상기 발광부가 조사한 선광원의 반사광을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 카메라부;
    상기 발광부와 카메라부 사이에 설정된 측정 영역에 측정 대상물을 슬라이딩 방식으로 이동시키는 스테이지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치를 포함한 검사시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 입체검사부는
    상기 측정 대상물의 외형에 관한 정보가 저장된 측정대상DB;
    상기 측정대상DB의 정보와 상기 카메라부에서 측정한 정보를 비교하여 측정 대상물의 외형정보에 따라 측정값을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치를 포함한 검사시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 보상부는
    상기 측정대상DB에 저장된 외형에 관한 정보는 기준면에 관한 정보이고 상기 카메라부에서 측정한 정보를 기준면과 측정면으로 분류하여 상기 기준면과 상기 측정대상DB에 저장된 기준면정보를 비교하여 상기 측정면의 측정정보를 상대적 수치로 보상하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사장치를 포함한 검사시스템.
  11. 광원을 조사하는 발광부, 상기 광원을 수집하는 카메라부, 상기 발광부와 카 메라부 사이에 설정된 측정 영역에 측정 대상물을 이동시키는 스테이지부를 포함한 입체형상 검사장치를 이용한 입체형상 검사방법에 있어서,
    a) 상기 발광부가 백색광을 이용하여 적어도 하나 이상의 슬릿을 통해 생성한 선광원을 측정 대상물에 기 설정된 각도로 기울여 조사하는 단계;
    b) 상기 카메라부가 상기 발광부가 조사한 선광원의 반사광을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 단계;
    c) 상기 스테이지부가 상기 측정 대상물을 슬라이딩 방식으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    d) 상기 측정 대상물의 불량 여부를 판단하는 측정제어부가 더 설치되고, 상기 측정제어부가 기 저장된 상기 측정 대상물의 외형에 관한 정보와 상기 카메라부에서 측정한 정보를 비교하여 측정 대상물의 외형정보에 따라 측정값을 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 d)단계는
    e) 상기 기 저장된 상기 측정 대상물의 외형에 관한 정보는 기준면에 관한 정보이고, 상기 측정제어부가 상기 카메라부에서 측정한 정보를 기준면과 측정면으 로 분류하여 상기 기준면의 정보와 상기 기 저장된 기준면에 관한 정보를 비교하여 상기 측정면의 측정정보를 상대적 수치로 보상하는 단계인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    f) 상기 발광부와 상기 카메라부 사이에 반사부가 더 설치되고, 상기 반사부가 상기 발광부가 조사한 선광원의 반사광을 상기 카메라부로 반사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 a)단계는
    g) 상기 발광부의 조명에서 광원을 조사하는 단계;
    h) 상기 슬릿 중 제 1슬릿이 상기 광원을 선광원화하는 단계;
    i) 상기 슬릿 중 제 2슬릿이 상기 제 1슬릿을 통과한 선광원의 두께를 미세 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    j) 상기 측정 대상물의 불량 여부를 판단하는 측정제어부가 더 설치되고, 상기 측정제어부가 상기 카메라부에서 촬영된 측정 대상물을 기준면과 측정면으로 분류하여 상기 기준면과 측정면의 표면 높이의 상대값을 계산하고 그 계산 결과를 기 저장된 상대값의 표준범위와 비교하여 상기 측정 대상물의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 입체형상 검사방법.
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