KR101000047B1 - 비전 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 변위센서를 이용한 비전 검사 시스템을 개시한다. 상기 비전 검사 시스템은 검사대상물에 레이저 변위센서의 광원이 조사될 때 그 광원의 위치 변위를 2차원 측정장치인 카메라모듈을 이용하여 측정한 것으로, 이를 통해 비전 검사 시스템의 헤드부를 탑재되는 레이저 변위센서에 따라 크게 설계해야 하는 설계상의 어려움을 개선하고, 더불어 회전 및 위치 가변이 불가능한 레이저 변위센서의 단점을 보완하면서 검사대상물의 들뜸 상태를 보다 정밀하게 검사하는 특징을 갖는다.

비전 검사 시스템, 레이저 변위센서, 카메라모듈, 하프미러

Description

비전 검사 시스템{Vision inspection system}

본 발명은 비전 검사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 측정장치인 레이저 변위센서를 이용하여 검사대상물(예; 인쇄회로기판상에 표면 실장된 부품과 그 부품을 인쇄회로기판에 연결하는 리드부)의 들뜸상태를 보다 정밀하게 검사할 수 있도록 하는 비전 검사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 표면실장라인은 표면실장기와 비전 검사 시스템과 같은 장비로 구성된다.

상기 표면실장기는 표면실장부품을 인쇄회로기판상에 실장하는 장비로, 테이프(Tape), 스틱(Stick), 트레이(Tray) 형태로 공급되는 각종 검사대상물(표면실장부품)을 부품공급기(Feeder)로부터 공급받아 인쇄회로기판상의 실장위치에 올려 놓는 작업을 수행한다.

그리고, 상기 비전 검사 시스템은 검사대상물인 표면실장부품의 리드를 인쇄회로기판상에 납땜하는 공정을 완료하기전, 또는 완료 후에 그 실장 상태를 검사하며, 검사결과에 따라 다음 공정으로 인쇄회로기판을 이송시키게 된다.

즉, 상기의 비전 검사 시스템은 납땜이 완료된 인쇄회로기판이 컨베이어를 통해 수평 이송되면 위치조절부에서 초기 위치를 조절하고, 조절이 완료된 후에는 조명 등이 인쇄회로기판을 조사하고 카메라 모듈은 검사대상물인 각 표면실장부품과 리드부를 촬영한다.

이후, 상기의 영상정보를 모니터로 출력하고 연산하여 검사대상물인 표면실장부품의 양호/불량을 검사하거나, 표면실장부품의 실장 유/무를 검사하게 되는 것이다.

하지만, 상기와 같이 카메라 모듈에 의해 이루어지는 비전 검사 시스템은 표면실장부품에 대한 높이 측정이 불가능한 관계로, 검사대상물인 표면실장부품과 납땜이 이루어지는 리드부의 실장 상태에 있어, 리드의 들뜸과 같은 미세한 높이 변화를 검사할 수는 없었다.

이에 종래에는 검사대상물의 들뜸상태를 효과적으로 검사하도록 비전 검사 시스템에 발광부와 수광부를 구성하는 3차원 측정장치인 레이저 변위센서를 적용하였다.

그러나, 상기와 같은 레이저 변위센서가 비전 검사 시스템에 탑재될 경우, 상기 레이저 변위센서로 인해 비전 검사 시스템의 헤드부 크기가 커질 수 밖에 없는 설계상의 어려움이 있고, 상기 레이저 변위센서는 회전 및 위치 가변이 불가능하므로 플렉시블한 인쇄회로기판(FPCB)의 부품 높이를 측정할 경우에는 많은 오차를 발생시키는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로 그 목적은, 검사대상물에 레이저 변위센서의 광원이 조사될 때 그 광원의 위치 변위를 2차원 측정장치인 카메라모듈을 이용하여 측정하고, 이를 통해 검사대상물에 대한 들뜸상태의 검사가 가능하도록 하는 비전 검사 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 비전 검사 시스템은, 본체부; 상기 본체부내에 구성되어 동축조명을 조사하는 조명부; 상기 본체부의 상단 측부에 배열되고, 광원을 조사하는 레이저 변위센서; 상기 본체부의 상단 중심부에 배열되고, 상기 레이저 변위센서의 광원이 검사대상물로 조사되도록 하프미러(Half Mirror); 상기 본체부내에 구성되고, 상기 하프미러를 통해 검사대상물에 광원 조사시, 상기 검사대상물의 평면적인 영상과 광원의 위치 변위를 촬영하는 카메라모듈; 상기 카메라모듈에 의해 촬영되는 검사대상물에 대한 광원의 위치 변위의 영상정보는 비전처리부에 출력되도록 하되, 상기 비전처리부는 상기 광원의 위치 변위 영상정보로부터 검사대상물의 실장에 따른 높낮이를 판독한 후 들뜸 여부를 검사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조명부는 상기 본체부의 하단 측부에 단차지게 구성되어 경사진 방향으로 동축조명을 조사하는 제 1 조명부; 상기 본체부의 상단 측부에 구성되어 수평방향으로 동축조명을 조사하는 제 2 조명부; 를 포함하여 구성한다.

또한, 상기 카메라모듈은, 상기 본체부내의 상단 중앙에 배치되어 검사대상물의 평면적인 영상을 촬영하는 중앙 카메라모듈; 및, 상기 본체부의 하단 측부에 배열되어 광원의 위치 변위를 촬영하는 측부 카메라모듈; 을 포함한다.

또한, 상기 레이저 변위센서와 카메라모듈의 중심 설정은 상기 하프미러를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레이저 변위센서에 의해 조사되는 광원은 점 광원 또는 슬릿을 이용한 선 광원 또는 격자필터를 이용한 격자광원 이다.

이 같은 본 발명은 검사대상물에 레이저 변위센서의 광원이 조사될 때 그 광원의 위치 변위를 2차원 측정장치인 카메라모듈을 이용하여 측정한 것으로, 이를 통해 비전 검사 시스템의 헤드부를 탑재되는 레이저 변위센서에 따라 크게 설계해야 하는 설계상의 어려움을 개선하고, 더불어 회전 및 위치 가변이 불가능한 레이저 변위센서의 단점을 보완하면서 검사대상물의 들뜸 상태를 보다 정밀하게 검사하는 효과를 얻게 된다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 시스템의 개략적인 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 레이저 변위센서의 전방에 슬릿을 적용한 상태의 정면 개략도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 시스템은, 본체부(100)에 카메라모듈에 포함되는 중앙/측부 카메라모듈(10)(50), 조명부인 제 1,2 조명부(21)(22), 레이저 변위센서(30), 하프미러(40), 그리고 비전처리부(60)를 적용한 것이다.

상기 중앙 카메라모듈(10)은 검사대상물(200)의 평면적인 영상을 촬영하도록 상기 본체부(100)의 상단 중앙에 배치된다.

상기 제 1 조명부(21)는 경사진 방향으로 하여 상기 검사대상물(200)에 동축조명을 제공하는 것으로, 상기 본체부(100)의 하단 측부에 단차진 층을 이루면서 구성된다.

상기 제 2 조명부(22)는 상기 하프미러(40)의 방향으로 동축조명을 제공하는 것으로, 상기 본체부(100)의 상단 측부에 구성된다.

상기 레이저 변위센서(30)는 상기 제 2 조명부(22)와 함께 배열된 상태에서 상기 하프미러(40)로 광원을 조사하여, 상기 광원이 검사대상물(200)에 도달할 수 있도록 하는 것으로, 상기 본체부(100)의 상단 측부에 위치한다.

이때, 상기 레이저 변위센서(30)는 특정영역에 대해서만 검사가 이루어지도록 점 광원을 조사하거나, 또는 검사대상물(200)의 표면에 대한 선형적인 영역의 검사가 동시에 이루어지도록 전면에 슬릿(31)을 적용하여 검사대상물(200)의 표면에 선 광원을 조사하거나, 또는 검사대상물(200)의 표면에 대한 전체 영역이 동시에 검사될 수 있도록 전면에 격자필터(미도시)를 적용하여 검사대상물(200)의 표면에 격자광원을 조사할 수도 있다.

상기 하프미러(40)는 상기 레이저 변위센서(30)와 상기 측부 카메라모듈(50)의 중심을 설정함은 물론, 상기 레이저 변위센서(30)에서 조사되는 광원을 검사대상물(200)에 안내하는 것으로, 상기 본체부(100)의 상단 중심부에 배치된다.

상기 측부 카메라모듈(50)은 상기 하프미러(40)를 통해 검사대상물에 점 광원 또는 선 광원 또는 격자 광원이 조사될 때, 상기 광원의 위치 변위를 촬영하는 것으로, 상기 본체부(100)의 하단 측부에서 상기 제 1 조명부(21)와 더불어 복수개가 배치된다.

상기 비전처리부(60)는 상기 측부 카메라모듈(50)에 의해 촬영되는 검사대상물에 대한 광원의 위치 변위에 대한 영상을 입력받은 상태에서 검사대상물의 실장에 따른 높낮이를 판독하여 검사대상물의 들뜸 여부를 검사하도록 구성되는 것이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 시스템은 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, 측정위치인 본체부(100)의 중심부위로 부품 실장이 이루어진 검사대상물(예; PCB)(200)이 유입되는 경우, 비전처리부(60)는 우선 제 1,2 조명부(21)(22)를 온 시키고, 이에따라 상기 제 1 조명부(21)는 직하 방식으로 검사대상물(200)에 동축조명을 제공하며, 상기 제 2 조명부(22)는 측부에서 검사대상물(200)에 경사지게 동축조명을 제공한다.

이때, 상기 비전처리부(60)는 레이저 변위센서(30)의 동작을 제어하므로, 상기 레이저 변위센서(30)에서는 점 광원 또는 슬릿(31)에 의한 선 광원 또는 격자필터에 의한 격자광원을 조사하고, 상기 조사되는 점 광원 또는 선 광원 또는 격자광 원은 하프미러(40)를 통해 직하방식으로 검사대상물(200)의 표면에 도달한다.

그러면, 상기 본체부(100)의 상단 중앙부위에 마련되는 중앙 카메라모듈(10)은 점 광원 또는 선 광원 또는 격자 광원이 표면이 비춰지는 상기 검사대상물(200)의 평면적인 영상을 촬영한 후 그 영상정보를 상기 비전처리부(60)에 전달한다.

또한, 상기 본체부(100)의 하단 측부에 마련되는 복수의 측부 카메라모듈(50)은 점 광원 또는 선 광원 또는 격자 광원이 표면에 비춰지는 상기 검사대상물(200)의 경사진 영상을 촬영한 후 그 영상정보를 상기 비전처리부(60)에 전달한다.

그러면, 상기 비전처리부(60)는 내부의 판독프로그램을 구동시켜, 검사위치에 있는 검사대상물(200)에서 들뜸 현상이 발생하였는지를 상세하게 판독할 수 있는 것이다.

즉, 상기 레이저 변위센서(30)에서 하프미러(40)를 통해 검사대상물(200)의 표면으로 점 광원 또는 선 광원 또는 격자 광원을 조사시 들뜸이 없는 정상적인 경우에는, 상기 검사대상물(200)의 표면에서는 광원의 위치 변위가 동일하게 나타나 이를 측부 카메라모듈(50)이 촬영하더라도 왜곡현상없이 동일한 모양을 취하게 된다.

반면, 들뜸이 발생한 경우에는 상기 검사대상물(200)의 표면에서 광원의 위치 변위가 변화될 수 밖에 없고, 이에따라 측부 카메라모듈(50)가 경사진 방향에서 상기 검사대상물(200)의 표면을 촬영시 그 촬영된 영상정보에는 왜곡현상이 발생할 수 밖에 없는 바,

상기와 같은 영상정보가 비전처리부(60)에 전송되면, 상기 비전처리부(60)는 상기와 같은 왜곡현상으로부터 검사대상물(200)에 실장되는 부품의 높낮이를 판독하면서, 상기 검사대상물(200)의 들뜸 여부를 판정할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 검사 시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예로 레이저 변위센서의 전방에 슬릿을 적용한 상태의 정면 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 중앙 카메라모듈 21; 제 1 조명부

22; 제 2 조명부 30; 레이저 변위센서

31; 슬릿 40; 하프미러

50; 측부 카메라모듈 60; 비전처리부

100; 본체부 200; 검사대상물

Claims (7)

1. 본체부; 상기 본체부내에 구성되어 동축조명을 조사하는 조명부; 상기 본체부의 상단 측부에 배열되고, 광원을 조사하는 레이저 변위센서; 상기 본체부의 상단 중심부에 배열되고, 상기 레이저 변위센서의 광원이 검사대상물로 조사하는 하프미러; 상기 본체부내에 구성되고, 상기 하프미러를 통해 검사대상물에 광원 조사시, 상기 검사대상물의 평면적인 영상과 광원의 위치 변위를 촬영하는 카메라모듈; 를 포함하되,

   상기 카메라모듈은 상기 본체부내의 상단 중앙에 배치되어 검사대상물의 평면적인 영상을 촬영하는 중앙 카메라모듈와, 상기 본체부의 하단 측부에 배열되어 광원의 위치 변위를 촬영하는 측부 카메라모듈; 을 포함하여 구성하고,

   상기 중앙 카메라모듈과 상기 측부 카메라모듈에 의해 촬영되는 검사대상물에 대한 광원의 위치 변위의 영상정보는 비전처리부에 출력되도록 하되, 상기 비전처리부는 상기 광원의 위치 변위 영상정보로부터 검사대상물의 실장에 따른 높낮이를 판독한 후 들뜸 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명부는,

   상기 본체부의 하단 측부에 단차지게 구성되어 경사진 방향으로 동축조명을 조사하는 제 1 조명부; 및,

   상기 본체부의 상단 측부에 구성되어 수평방향으로 동축조명을 조사하는 제 2 조명부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 변위센서와 상기 측부 카메라모듈의 중심 설정은 상기 하프미러를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
5. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레이저 변위센서에 의해 조사되는 광원은 점 광원인 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
6. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레이저 변위센서에 의해 조사되는 광원은 슬릿을 이용한 선 광원인 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.
7. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레이저 변위센서에 의해 조사되는 광원은 격자필터를 이용한 격자광원인 것을 특징으로 하는 비전 검사 시스템.

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