KR101485425B1 - 커버 글라스 분석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버 글라스의 분석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 및 카메라 판정을 이용한 디스플레이용 커버 글라스의 자동화 검사 공정에 있어서, 다양한 각도로의 조명 조사가 가능하여 보다 신뢰성 높은 결함 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은 커버 글라스의 분석 장치에 있어서 커버 글라스를 이송하는 평행 이송 수단, 평행 이송 수단의 위쪽에 고정되며 움직이는 커버 글라스를 촬영하는 광학 센서, 및 회전하며 커버 글라스를 향해 광을 방사하는 하나 혹은 다수의 회전 가능한 조명을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

커버 글라스 분석 장치{Cover-glass Analysis Apparatus}

본 발명은 커버 글라스의 분석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조명 및 카메라 판정을 이용한 디스플레이용 커버 글라스의 자동화 검사 공정에 있어서, 다양한 각도로의 조명 조사가 가능하여 보다 신뢰성 높은 결함 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치에 관한 것이다.

LCD 디스플레이, OLED 디스플레이 등의 디스플레이 장치에는 해당 디스플레이를 보호하기 위한 커버 글라스가 장착된다. 일반적으로, 이러한 커버 글라스는 용융 제조공정을 거쳐 완성되는데 이렇게 완성된 커버 글라스는 검사 공정에 보내져서 미세한 상처나 이물 등의 결함의 유무에 대한 검사를 거치게 된다. 최근 소형의 디스플레이가 필수적으로 장착되는 스마트 폰이나 태블릿 피씨 등의 휴대용 디지털 기기에 대한 관심이 급증하였는데, 이러한 휴대용 디지털 기기의 폭발적인 보급으로 인하여 커버 글라스 검사 공정 및 장치에 대한 관심도 더욱 증가하고 있다. 특히 휴대용 디지털 기기의 경우 일반적인 사용 태양에 있어서, 사용자의 육안과 기기와의 거리가 매우 근접하게 되므로 커버 글라스의 결함 여부가 해당 기기의 품질에 직접적인 영향을 미치게 되므로 그 분석 공정은 더욱 중요하게 되었다.

이러한 커버 글라스의 분석 공정에 사용되는 장치는, 이송용 롤러 상에 수평으로 커버 글라스를 적재하고, 이송용 롤러로 커버 글라스를 수평으로 이동시키면서 커버 글라스에 광원을 조사하고, 그 통과 내지 반사되어 나오는 광을 이미지 센서, 즉 카메라로 감지하여 컴퓨터로 분석하는 것으로 커버 글라스의 결함을 자동으로 검출하는 방법이 이용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2007-0121820호, 미국 등록특허 제7551274호 등의 종래 기술에서는 이와 같은 방식의 분석 공정 및 장치가 개시되고 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 분석 정확도가 떨어져 결함 검출에 한계가 있다는 문제점이 있으며 특히, 더 높은 분석 정확도가 요구되는 스마트 폰용 커버 글라스의 결함 판정에는 만족할 만한 결과를 보이지 못하고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술들이 가지고 있던 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 커버 글라스의 분석에 있어 조명 조사 각도를 다양화하여 더욱 정확한 결함의 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 커버 글라스의 분석에 있어 조명의 조사 파장을 다양화하여 더욱 정확한 결함의 검출이 가능한 커버 글라스 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 컴퓨터 판정을 이용한, 디스플레이 장치용 커버 글라스의 자동 분석 장치에 있어서, 커버 글라스를 이송하는 평행 이송 수단; 평행 이송 수단의 위쪽에 고정되며 움직이는 커버 글라스를 촬영하는 광학 센서; 커버 글라스의 이송 방향을 가로축으로 그 수직 방향을 세로축으로 완성되는 평면(회전 평면)에서 회전하며 커버 글라스를 향해 광을 방사하는 하나 혹은 다수의 회전 가능한 조명; 및 적어도 평행 이송 수단, 광학 센서, 회전 가능한 조명 중 어느 하나를 제어하는 제어부;를 포함하고, 회전 가능한 조명은 선형으로 배열되며 가시광선 영역의 파장을 방출하는 다수의 RGB LED 및 역시 선형으로 배열되며 자외선 영역의 파장을 방출하는 다수의 UV LED를 포함하는 LED부, LED부의 광 방출 방향으로 형성되며 도파관 및 렌즈를 포함하고, LED부에서 방출된 광을 선형광으로 변형시켜 주는 도파부, 및 LED부의 후단에 형성되는 방열판;을 포함하는 것는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 일 실시 예에 따라, 평행 이송 수단은 공기부상 컨베이어인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 일 실시 예에 따라, 광학 센서는 라인 스캔 카메라인 것을 특징으로 한다.

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또한 본 발명은 일 실시 예에 따라, 회전 가능한 조명은 두 개 이상이며 회전 평면에 방사형으로 평행 이송 수단의 상단 및 하단에 분포되어 있고 회전시 각각의 회전각의 합이 360도 이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 일 실시 예에 따라, 회전 가능한 조명은 네 개이며 회전시 각각의 회전각이 90도 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 커버 글라스 분석 장치는, 다양한 조명의 조사 각도에서 커버 글라스를 분석할 수 있어 결함 검출율을 크게 높일 수 있다.

또한 본 발명의 커버 글라스 분석 장치는, 한번에 다양한 파장의 빛을 조사하여 커버 글라스를 분석하므로 결함 검출율을 크게 높일 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 전체 구성을 개념적으로 나타낸 블록도,
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구조도,
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)의 회전 모습을 간략히 나타낸 개념도,
도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)이 평행 이송 장치(100)의 상단과 하단에 두 개로 구성된 경우의 작동 모습을 간략히 나타낸 개념도,
도5는 도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)이 평행 이송 장치(100)의 상단과 하단에 총 네 개로 구성된 경우의 작동 모습을 간략히 나타낸 개념도,
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)을 나타낸 사시도,
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)의 LED부(320)의 구조를 나타낸 사시도,
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)의 구성을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도이며 도2는 상기 커버 글라스 분석 장치의 제어부를 제외한 전체 구조를 간략히 나타낸 구조도이다. 평행 이송 수단(100)은 분석 대상인 커버 글라스(1)를 평행 방향(도2에서 화살표로 표시)으로 이송한다. 따라서 평행 이송 수단(100)으로는 예를 들어, 벨트 컨베이어나 롤러 컨베이어, 체인 컨베이어, 공기부상 컨베이어 등 산업 현장에서 널리 쓰이는 컨베이어 장치가 사용될 수 있다. 특히 공기부상 컨베이어를 사용할 경우, 물리적 마찰이 사라지므로 커버 글라스의 이송 중에 발생할 수 있는 긁힘을 예방할 수 있고 공기분사의 효과로 커버 글라스에 붙은 먼지 등의 오물을 제거할 수 있다는 장점을 가진다.

광학 센서(200)는 평행 이송 수단(100) 상에 고정된 상태로, 평행 이송 수단(100)의 특정 지점(조사부)을 촬영하는데, 이 때 커버 글라스(1)가 평행 이송 수단(100)에 의해 이송되면 광학 센서(200)는 커버 글라스(1)의 특정 지점을 순차적으로 촬영하게 된다. 여기서 조명(300)은 이송되는 커버 글라스(1)를 향해 특정 파장의 빛을 조사하게 되고 결국 광학 센서(200)는, 조명(300)에 의하여 커버 글라스(1)로부터 방출되는 회절광을 촬영하게 된다. 이 때 광학 센서(200)는 촬영된 영상을 제어부(400) 또는 실시 예에 따라 기타 영상 판독 수단(미도시)으로 전송하여 영상을 분석하도록 하며 제어부(400)나 영상 판독 수단은 영상에서의 이상 유무를 분석하여 최종적으로 커버 글라스(1)의 결함 여부를 판정하게 된다. 여기서 광학 센서(200)는 커버 글라스(1) 이송 방향에 직각 방향으로의 직선 부위를 감지하는 라인 스캔 카메라인 것이 바람직하다.

조명(300)은 하나 혹은 다수가 구비될 수 있으며 이송되는 커버 글라스(1)를 향해 그 분석을 위한 특정 파장의 빛을 발산한다. 여기서 특정 파장은 자외선 파장이나 가시광선 파장, 적외선 파장 등이 될 수 있다. 조명(300)은 평행 이송 수단(100)의 특정 지점(조사부)을 향해 빛을 발산하는데, 본 발명에서는 이 조명(300)이 조사부를 회전축으로 회전 가능하다는 것을 하나의 특징으로 한다. 여기서 광학 센서(200)로 라인 스캔 카메라를 사용할 경우에는, 조명(300) 역시 조사부를 향하여 이송 방향에 직각 방향으로의 직선형 광을 방출하는 것이 바람직하다.

제어부(400)는 예를 들어, 적어도 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 다른 구성요소, 즉, 평행 이송 수단(100), 광학 센서(200), 조명(300)과 연결되며 이들 구성요소를 제어하는 역할을 한다. 상기 역할에는 예를 들어, 광학 센서의 영상 촬영 타이밍을 제어하거나 조명의 온, 오프(on, off) 내지 회전을 제어하는 역할을 포함할 수 있다. 추가적으로 광학 센서(200)에서 획득한 회절광 영상을 분석하여 결함 보유 여부를 판독하는 판독 기능을 보유할 수도 있다.

도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)의 회전 모습을 간략히 나타낸 개념도인데, 본 도면을 토대로 본 발명에 따른 커버 글라스 분석 장치의 작동에 대해 설명한다.

먼저 커버 글라스 분석 장치의 작동에 있어, 커버 글라스(1)는 평행 이송 수단(100)에 의하여 지속적으로 이동하며 광학 센서(200)는 조사부를 향하여 고정된 채 제어부(400)의 제어에 따라 이송되는 커버 글라스(1)를 향하여 그 특정 부위를 특정의 속도, 예를 들어, 초당 25장 정도로 촬영하게 된다. 조명(300)은 이 때 조사부를 기준으로 커버 글라스(1)의 이송 방향을 가로축으로 그 수직 방향을 세로축으로 완성되는 평면(회전 평면)에서 회전을 하며 다각도로 조사부를 비춘다. 이 때 만약 조명(300)이 초당 90도의 각도로 회전을 하고 광학 센서(200)는 초당 25장의 영상을 촬영한다면, 90도 범위에서 각도를 달리하는 총 25개의 회절광 영상을 1초에 획득할 수 있게 된다. 이 때 커버 글라스(1)의 이송 속도를 충분히 낮춘다면 사실상 커버 글라스(1)의 특정 동일 부위에 대한 25개 각도의 회절광 영상을 1초에 획득할 수 있게 되는 것이다. 이렇게 본 발명에서는 조명(300)이 빠른 속도로 회전하면서 광학 센서(200)로 회절광을 획득하므로 동일 부위에 대한 다양한 조사 각도의 회절광을 획득하여 이를 제어부(400) 내지 판독 컴퓨터가 분석하는 것으로 결함의 검출율을 높일 수 있다. 즉 결함의 종류 및 그 형태에 따라 분석용 광의 특정 조사 각도에서는 검출이 되지 않는 경우가 있는데, 본 발명에서와 같이 다양한 조사 각도에서 분석용 광을 조사하고 이에 대한 회절광을 분석한다면 결함의 검출율이 크게 높아질 수 있다. 여기서 회절광을 이용한 투명 소재의 결함 검출 방법은 종래 기술에 따를 것이며 본 발명의 특징으로는 볼 수 없다 할 것이므로 이 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 방법으로 커버 글라스(1)가 조사부에 진입하는 시점부터 모두 통과하여 조사부로부터 이탈하는 시점까지 조명 조사 및 촬영, 분석 과정을 거치는 것으로 하나의 커버 글라스(1)의 결함 여부 분석이 종료되며 이와 같은 과정이 연속적, 자동적으로 진행되면서 신속하고 높은 검출율로 커버 글라스를 분석할 수 있다. 여기서 조명(300)의 회전 각도에 대한 제한은 없다고 볼 것이며, 다만 조명(300) 회전시 광학 센서(200)에 의해 조명을 조사할 수 없는 부위(조명이 광학 센서를 가리거나 광학 센서가 조명을 가리게 되는 위치)를 제외하고는 360도 전 각도에 걸친 회전 및 조명 조사가 가능하다고 볼 것이나 평행 이송 수단(100)에 의하여 조명(300)의 회전이 어려워질 수 있으므로 도면상 점선으로 표시된 반구를 따라 180도 이내의 범위에서 회전하는 것이 바람직하다고 할 것이다.

도4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 커버 글라스 분석 장치의 작동 모습을 간략히 나타낸 개념도이다. 본 실시 예는 조명(300)이 평행 이송 장치(100)의 상단과 하단에 두 개로 구성된 경우의 작동 모습인데, 하단의 조명(300) 역시 상단의 조명(300)과 같이 최대 180도까지 고속으로 회전하며 조사부에 분석광을 조사한다. 이 때 광학 센서(200)가 고속으로 조사부를 촬영한다면 한 번의 촬영으로 두 개 각도에 대한 회절광 영상을 획득할 수 있게 되고, 두 개의 조명(300)이 동시에 최대 180도 범위로 회전하며 촬영한다면 광학 센서(200)는 결국 360도 범위에서의 회절광 영상을 획득할 수 있게 되며, 이러한 넓은 각도에 대한 분석을 통하여 더욱 정확도 높은 결함 검출이 가능해질 수 있다. 여기서 상기와 같이 평행 이송 장치(100)의 하단에서도 조명(300)의 광 조사가 가능하기 위해서는 도면에서 볼 수 있듯이 평행 이송 장치(100)는 조사부 부근에서 개구부(O)를 구비함이 바람직하다.

도5는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 총 네 개의 조명(300)을 구비한 커버 글라스 분석 장치의 작동 모습을 개략적으로 나타낸 것이다. 회전 평면을 평행 이송 수단(100) 및 그 수직 방향을 축으로 4등분한 4개 사분면 각각에서 90도 이내의 범위에서 고속으로 회전하는 총 네 개의 조명(300)이 동일 부위인 조사부에 광을 조사한다. 이 때 광학 센서(200)가 역시 고속으로, 예를 들어 초당 25장의 속도로 조사부를 촬영하게 되면 사실상 동일 부위에 대한 초당 100개의 각도의 회절광 영상을 획득할 수 있게 된다. 결국 구비되는 조명(300)의 수가 증가할수록 커버 글라스(1)에 대한 분석은 더욱 고속으로, 더욱 넓은 각도에서 정밀하게 실시할 수 있게 된다.

도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명(300)의 구조를 나타낸 것이다. 조명은(300) 도면상 화살표로 표시한 방향으로 분석광을 방출하며, 도파부(310) 및 LED부(320), 방열부(330)로 구성될 수 있다. 도파부(310)에는 도파관 및 렌즈 등의 구성을 구비하고 있으며 LED부(320)에서 방출되는 광을 모아 선형으로 분석광의 조사가 가능하도록 한다. LED부(320)는 분석광을 발생시키는 광원의 역할을 하며 방열부(330)는 LED부(320)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 역할을 하는 방열판이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 조명(300)은 RGB LED 및 UV LED로 구성될 수 있다. 즉 도7은 조명(300)의 LED부(320)를 나타낸 것으로 다수의 RGB LED(321)와 다수의 UV LED(322)로 구성되어 있는 것을 볼 수 있다. 본 실시 예에 따르면 조명(300)은 R, G, B 파장은 물론, UV 파장으로도 분석광을 방출한다. 이렇게 다양한 주파수의 분석광을 커버 글라스(1)에 조사하는 것으로 특정 주파수의 회절광에서는 검출되지 않을 결함까지 검출할 가능성을 높일 수 있다.

도8은 일 실시 예에 따른 조명(300)의 구조를 단면도로 나타낸 것이다. 도파부(310)는 LED부(320)의 광방출 방향으로 형성되며 하나 혹은 다수의 도파관(312) 내지 하나 혹은 다수의 렌즈(311)를 구비할 수 있다. 상기 조명(300)은 선형의 광을 방출하는 것이 바람직하므로 도파부(310)는 LED부(320)에서 방출된 광을 렌즈(311)와 도파관(312)을 통하여 선형의 직선 빔으로 모아주는 역할을 한다. LED부(320)에서는 상당량의 열이 발생할 것으로 예상할 수 있으므로 후면에 방열부(330), 즉 방열판을 구성하여 열을 방출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 커버 글라스 분석 장치는, 회전 가능한 조명을 구비하여 빠른 속도로 회전하며 다양한 조사각에 따른 회절광을 분석할 수 있게 하므로, 결함의 검출율을 높일 수 있다. 특히 두 개 이상의 조명을 구비할 경우, 360도에 가까운 조사각에서의 회절광을 촬영할 수 있어 결함 검출율을 크게 높일 수 있고 실시 예에 따라 조명의 개수를 늘리는 것으로 분석 시간 역시 크게 단축할 수 있다는 장점을 가진다.

1: 커버 글라스 100: 평행 이송 수단
200: 광학 센서 300: 조명
310: 도파부 311: 렌즈
312: 도파관 320: LED부
321: RGB LED 322: UV LED
330: 방열부 400: 제어부

Claims (7)

1. 컴퓨터 판정을 이용한, 디스플레이 장치용 커버 글라스의 자동 분석 장치에 있어서,
   커버 글라스를 이송하는 평행 이송 수단;
   평행 이송 수단의 위쪽에 고정되며 움직이는 커버 글라스를 촬영하는 광학 센서;
   커버 글라스의 이송 방향을 가로축으로 그 수직 방향을 세로축으로 완성되는 평면(회전 평면)에서 회전하며 커버 글라스를 향해 광을 방사하는 하나 혹은 다수의 회전 가능한 조명; 및
   적어도 평행 이송 수단, 광학 센서, 회전 가능한 조명 중 어느 하나를 제어하는 제어부;를 포함하고,
   회전 가능한 조명은 선형으로 배열되며 가시광선 영역의 파장을 방출하는 다수의 RGB LED 및 역시 선형으로 배열되며 자외선 영역의 파장을 방출하는 다수의 UV LED를 포함하는 LED부, LED부의 광 방출 방향으로 형성되며 도파관 및 렌즈를 포함하고, LED부에서 방출된 광을 선형광으로 변형시켜 주는 도파부, 및 LED부의 후단에 형성되는 방열판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버 글라스 분석 장치.
2. 제1항에 있어서, 평행 이송 수단은 공기부상 컨베이어인 것을 특징으로 하는 커버 글라스 분석 장치.
3. 제1항에 있어서, 광학 센서는 라인 스캔 카메라인 것을 특징으로 하는 커버 글라스 분석 장치.
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6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 가능한 조명은 두 개 이상이며 회전 평면에 방사형으로 평행 이송 수단의 상단 및 하단에 분포되어 있고 회전시 각각의 회전각의 합이 360도 이하인 것을 특징으로 하는 커버 글라스 분석 장치.
7. 제6항에 있어서, 회전 가능한 조명은 네 개이며 회전시 각각의 회전각이 90도 이하인 것을 특징으로 하는 커버 글라스 분석 장치.

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