KR20090120394A - Apparatus for measurement of surface profile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면형상 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a surface shape measuring apparatus, and more particularly, to a surface shape measuring apparatus capable of generating a composite color image using monochrome image data obtained from a monochrome camera.
최근 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등의 보급으로 전자제품의 수요가 급증함에 따라, 표면실장기술(SMT : Surface Mount Technology, 이하, 'SMT'라 함)을 이용한 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board, 이하, 'PCB'라 함)의 중요성이 증대되고 있다.BACKGROUND ART [0002] Recently, as the demand for electronic products has increased due to the spread of computers, mobile phones, PDAs, and the like, a printed circuit board (PCB) using surface mount technology (SMT) , &Quot; PCB ") are increasing in importance.
SMT 인라인 시스템을 구성하는 장비 중 검사장비는 PCB 기판의 표면 형상을 촬영할 수 있는 표면형상 측정장치가 사용되는데, 이러한 표면형상 측정장치는 부품 장착의 이상, 솔더링 불량, 회로 단락 등 PCB 기판의 제조시 발생되는 이상을 검출하는데 사용된다.Among the equipment constituting the SMT inline system, a surface shape measuring device capable of photographing the surface shape of a PCB substrate is used as the inspection equipment. Such a surface shape measuring device is used in the manufacture of a PCB substrate such as an abnormality of parts mounting, poor soldering, And is used to detect an abnormality that occurs.
SMT 인라인 시스템 상에 배치되어 PCB 기판의 표면 형상을 촬영하는 표면형상 측정장치는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera)를 사용하는 형식과 라인 스캔 카메라(Line-scan camera)를 사용하는 형식으로 구분되며, 통상적으로 영역 스캔 카메라(Area-scan camera)를 사용하는 경우가 보다 널리 사용되고 있다.A surface profile measuring device, which is placed on the SMT inline system and captures the surface shape of the PCB substrate, is classified into a format using an area-scan camera and a format using a line-scan camera , And a case where an area-scan camera is generally used is more widely used.
한편, 표면형상 측정장치에 사용되고 있는 컬러 카메라에는, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 화소에 색 필터(Bayer filter)가 장착되는데, 이러한 색 필터는 각각의 화소에 Red 또는 Green 또는 Blue의 필터가 서로 인접하지 않도록 배치된다.1, a color filter (Bayer filter) is mounted on each pixel. A color filter such as a red filter or a green filter or a blue filter is attached to each pixel of the color camera. Are arranged so as not to be adjacent to each other.
여기서, 컬러 카메라를 이용하여 컬러 영상을 만들기 위해서는 모든 화소에 대해서 R,G,B 세 개의 색 정보 모두가 필요하지만, 실제 컬러 카메라에서는 하나의 화소가 R 또는 G 또는 B 정보만을 갖게 된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이 직접 취득된 고유의 색 정보 이외의 두 가지 다른 색 정보는 인접한 화소의 색 정보로부터 보간(Interpolation)을 통해 얻게 된다. 도 2에서는 이러한 보간(Interpolation)의 일 예를 도시한 것이다. 이러한 컬러 카메라는 3D 이미지를 획득하기 위한 표면형상 측정장치인 모아레 시스템에도 적용되고 있다.Here, in order to create a color image using a color camera, all three color information R, G, and B are required for all pixels, but in a real color camera, one pixel has only R or G or B information. Therefore, as shown in FIG. 2, two different color information other than the inherent color information directly obtained is obtained through interpolation from the color information of the adjacent pixels. FIG. 2 shows an example of such interpolation. Such a color camera is also applied to a moire system which is a surface shape measuring device for acquiring a 3D image.
모아레 무늬를 이용한 3D 측정은 일반적으로 격자(Grating)를 측정대상물에 영사시킨 후 격자(Grating)를 일정 간격으로 3회 이상 이동시키면서 영상을 획득하여 측정하고자 하는 포인트의 밝기의 변화를 감지하는 것으로 이루어진다. 따라서 모아레 무늬를 이용한 3D 측정의 핵심 중 하나는 측정하고자 하는 포인트 또는 화소의 밝기의 변화를 얼마나 정확하게 감지할 수 있는 것인가이다.Generally, 3D measurement using a moire pattern is performed by projecting a grating onto a measurement object and then moving a grating at regular intervals three or more times to acquire an image to detect a change in brightness of a point to be measured . Therefore, one of the key points of 3D measurement using moiré pattern is how to accurately detect the change in brightness of the point or pixel to be measured.
일반적으로 모아레 무늬를 이용하는 방식의 3D 솔더링 검사에서 격자 조명의 광원으로 단색광을 이용하기 어렵다. 예를 들면 광원을 Blue로 사용하고 Red 계열 인 PCB의 표면을 측정하는 경우, PCB 표면은 Red 성분의 빛만 반사시키므로 카메라는 PCB 표면으로부터 반사되는 빛을 감지할 수 없으며, 밝기의 변화 또한 감지할 수 없다. 따라서 Blue 조명으로는 표면의 색이 Red 계열인 PCB의 3차원 측정이 불가능하게 된다.Generally, it is difficult to use monochromatic light as a light source of a grid illumination in a 3D soldering inspection using a moire pattern. For example, when using a blue light source and measuring the surface of a red PCB, the PCB surface only reflects red light, so the camera can not detect light reflected from the PCB surface and can detect changes in brightness none. Therefore, it is impossible to make 3D measurement of the PCB with the red color of the surface with the blue illumination.
따라서 색 필터를 이용한 컬러 카메라가 적용된 모아레 3D 방식의 표면형상 측정장치에서는 격자 조명의 광원으로 백색광을 사용하는데, 백색광을 사용하더라도 각 화소별로 Red 또는 Green 또는 Blue 중 하나의 정보만 취할 수 있기 때문에 66.66%의 화소는 Green 또는 Blue만 감지가 가능하여 3D 측정 결과를 신뢰할 수 없게 된다.Therefore, in the Moire 3D surface shape measuring apparatus using a color filter, white light is used as a light source for lattice illumination. Even if white light is used, since only one of Red, Green or Blue can be taken for each pixel, 66.66 % Of pixels can detect only Green or Blue, so that the result of 3D measurement becomes unreliable.
한편, 상기와 같은 3D 측정에서와 마찬가지로, 2D 측정에서의 컬러 이미지의 필요성은 더 중요하다 할 수 있다. 그리고 2D/3D 복합 검사장비를 이용한 2D 측정의 경우에도 컬러 영상 정보는 매우 중요하다.On the other hand, as in the 3D measurement as described above, the necessity of the color image in the 2D measurement can be more important. In the case of 2D measurement using 2D / 3D compound inspection equipment, color image information is also very important.
2D 방식을 이용한 솔더 검사장비의 경우, 납 솔더의 정확한 구분을 위해서 사이드 조명이나 탑 조명을 이용한 컬러 영상은 매우 중요하다. 그러나 PCB 표면의 색상은 매우 다양하여 심지어 한 PCB 내부에서도 서로 대조되는 색상이 혼재되어 있는 경우도 다수 존재한다. 따라서, 흑백영상보다 정보의 양이 세배가 많은 컬러 영상은 2D 영상만으로 솔더를 추출하는데 매우 유효하다.In the case of solder inspection equipment using 2D method, color image using side lighting or top lighting is very important for accurate identification of lead solder. However, the color of the PCB surface is very diverse, and there are many cases where there is even a contrasting color in a PCB. Therefore, a color image with a quantity of information three times larger than that of a monochrome image is very effective for extracting a solder with only a 2D image.
또한, NG 검사시 대개의 경우 2D 이미지와 3D 이미지를 검사자가 직접 눈으로 보고 최종의 NG를 결정하는데 흑백 2D 이미지의 경우 솔더와 패드의 경계가 애매한 경우가 많이 존재하므로, 컬러 2D 영상을 이용하여 검사자로 하여금 명확한 결론을 도출할 수 있도록 하는 게 중요하다.In the NG inspection, the 2D image and the 3D image are mostly seen by the examiner and the final NG is determined. In the case of the black and white 2D image, there are many cases where the boundary between the solder and the pad is ambiguous. It is important that the inspector can draw clear conclusions.
상기와 같이 2D 영상을 이용한 표면형상 측정에 있어서 컬러 이미지의 중요성에도 불구하고, 컬러 카메라는 흑백 카메라에 비해 그 비용이 고가이고 촬영 속도도 동일한 해상도의 경우 흑백 카메라에 비해 떨어지는 단점이 있다.Despite the importance of the color image in the surface shape measurement using the 2D image as described above, the color camera has a disadvantage that its cost is higher than that of the monochrome camera and the shooting speed is lower than that of the monochrome camera at the same resolution.
따라서 현실적으로 2D나 3D 방식의 표면형상 측정장치에는 흑백 카메라가 널리 사용되고 있는 실정이다. 또한, 모아레 무늬를 이용하는 3D 장비의 경우, 컬러 카메라가 갖는 단점, 즉 상술한 바와 같이 백색광을 쓰더라도 3D 측정 결과의 신뢰도가 떨어진다는 점에서 흑백 카메라를 사용하는 경우가 많다.Therefore, a black-and-white camera is widely used in a 2D or 3D type surface shape measuring apparatus. Further, in the case of a 3D device using a moire pattern, a black and white camera is often used in that a color camera has a disadvantage, that is, reliability of a 3D measurement result is low even when white light is used as described above.
그런데, 모아레 무늬를 이용하는 3D 장비의 경우, 2D 측정이 가능한 복합 검사기 형태로 마련되고 3D 측정의 신뢰도를 높이고 제조비용을 낮추기 위해 흑백 카메라를 설치하게 되는데, 2D 측정시 흑백 2D 이미지가 갖는 문제점, 즉 솔더와 패드의 경계가 애매한 경우에는 2D 측정의 실효성이 작아져서 2D/3D 복합 검사장비로서의 실효성이 작아지게 된다.In the case of 3D equipment using moiré patterns, it is provided in the form of a composite inspection unit capable of 2D measurement. In order to increase the reliability of 3D measurement and lower the manufacturing cost, a monochrome camera is installed. When the boundaries between the solder and the pad are ambiguous, the effectiveness of the 2D measurement becomes small and the effectiveness as a 2D / 3D hybrid inspection apparatus becomes small.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a surface shape measuring apparatus capable of generating a composite color image using monochrome image data obtained from a monochrome camera.
상기 목적은 본 발명에 따라, 측정대상물의 표면의 2D 이미지를 촬상하는 표면형상 측정장치에 있어서, 제1 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제1 광원과; 상기 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제2 광원과; 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 조사되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광을 촬상하는 흑백 카메라와; 상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광이 상기 측정대상물의 표면에 각각 조사되는 상태에서 상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광에 각각 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 흑백 카메라를 제어하며, 상기 제1 흑백 이미지 데이터 및 상기 제2 흑백 이미지 데이터에 기초하여 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하며, 상기 제1 흑백 이미지 데이터, 상기 제2 흑백 이미지 데이터 및 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 상호 대응하는 픽셀에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 상기 측정대상물의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 형상 측정장치에 의해서 달성된다.According to the present invention, there is provided a surface shape measuring apparatus for picking up a 2D image of a surface of a measurement object, comprising: a first light source for irradiating a surface of the measurement object with first monochromatic light; A second light source for irradiating a surface of the measurement object with second monochromatic light of a color different from the first monochromatic light; A monochrome camera for picking up the first monochromatic light and the second monochromatic light emitted from the first light source and the second light source and reflected from the surface of the measurement object; Color image data and second monochrome image data corresponding to the first monochromatic light and the second monochromatic light, respectively, in a state in which the first monochromatic light and the second monochromatic light are respectively irradiated to the surface of the measurement object, 1 image data, the first light source, the second light source, and the monochrome camera, and calculates third monochrome image data based on the first monochrome image data and the second monochrome image data, And a controller for processing the monochrome image data and the third monochrome image data into R, G, and B data for the corresponding pixels to generate a composite color image for the surface of the measurement object, ≪ / RTI >
여기서, 상기 제1 단색광은 녹색광 및 청색광 중 어느 하나를 포함하며; 상기 제2 단색광은 적색광을 포함할 수 있다.Here, the first monochromatic light may include any one of green light and blue light; The second monochromatic light may include red light.
여기서, 상기 제어부는 수학식 I_3rd_data = n × (I_1st_data)k + m × (I_2nd_data)p (여기서, I_1st_data는 상기 제1 흑백 이미지 데이터이고, I_2nd_data는 상기 제2 흑백 이미지 데이터이고, I_3rd_data는 제3 흑백 이미지 데이터이고, n 및 k는 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하기 위해 상기 제1 흑백 이미지 데이터에 부여되는 상수이고, m 및 p는 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하기 위해 상기 제2 흑백 이미지 데이터에 부여되는 상수이다) 에 의해 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 산출할 수 있다.Here, the control unit equation I_3rd_data = n × (I_1st_data) k + m × (I_2nd_data) p ( where I_1st_data is the first black-and-white image data, I_2nd_data is the second black-and-white image data, I_3rd_data is the third black-and-white Image data, n and k are constants given to the first monochrome image data to produce the third monochrome image data, and m and p are constants given to the second monochrome image data to produce the third monochrome image data. And the third monochrome image data can be calculated by the second monochrome image data.
본 발명에 따르면, 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치가 제공된다. 이를 통해, 저비용의 흑백 카메라를 이용하여 컬러 2D 이미지를 획득 가능하게 되고, 컬러 카메라보다 처리 속도가 빠른 흑백 카메라를 이용함으로써 처리 속도 또한 향상시킬 수 있게 된다.According to the present invention, there is provided a surface shape measuring apparatus capable of generating a composite color image using monochrome image data obtained from a monochrome camera. This makes it possible to acquire a color 2D image using a low cost black and white camera, and to improve the processing speed by using a black and white camera having a higher processing speed than a color camera.
또한, 모아레 무늬를 이용한 2D 및 3D 검사장치에 적용되는 경우, 흑백 카메라를 이용하면서도 2D 측정시 컬러 이미지를 획득할 수 있게 되어, 2D 및 3D 검사 장치의 효용 가치를 보다 향상시킬 수 있게 된다.In addition, when applied to a 2D and 3D inspection apparatus using a moire pattern, it is possible to acquire a color image in a 2D measurement while using a monochrome camera, and the utility value of the 2D and 3D inspection apparatuses can be further improved.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치는 2D 측정장치에 적용된 것을 일 예로 하고 있다.3 is a diagram showing an example of the configuration of the surface shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The surface shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied to a 2D measuring apparatus.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 제1 광원(31), 제2 광원(32), 흑백 카메라(10) 및 제어부(40)를 포함한다.3, the surface shape measuring apparatus according to the present invention includes a
제1 광원(31)은 제1 단색광을 측정대상물(100)의 표면에 조사하고, 제2 광원(32)은 제1 광원(31)이 조사하는 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 측정대상물(100)의 표면에 조사한다. 여기서, 본 발명에 따른 표면형상 측정장치의 제1 광원(31)에서 조사되는 제1 단색광은 녹색광 또는 청색광인 것을 일 예로 하고, 제2 광원(32)에서 조사되는 제2 단색광은 적색광인 것을 일 예로 한다.The
그리고, 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)은 탑 조명(TL) 및/또는 사이드 조명(SL) 형태로 마련된다. 도 3에서는 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)을 탑 조명(TL)과 사이드 조명(SL) 모두에 적용한 것을 일 예로 하고 있다. 즉, 본 발명에서는 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)은 탑 조명(TL) 측에 각각 마련되고, 또한 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)이 사이드 조명(SL) 측에 각각 마련되는 것을 일 예로 한다. 이에 따라, 측정대상물(100)의 형태에 따라 탑 조명(TL)이나 사이드 조명(SL) 을 적절히 이용하거나, 탑 조명(TL) 및 사이드 조명(SL)을 모두 이용할 수 있다.The
여기서, 본 발명에 따른 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)은 제어부(40)의 제어에 따라 점멸하는 LED(Light Emitting Diode) 형태로 마련되는 것을 일 예로 하며, 제어부(40)의 제어에 따라 흑백 카메라(10)의 촬상에 동기되어 점등되는 것을 일 예로 한다.Here, the
흑백 카메라(10)는 제1 광원(31) 및 제2 광원(32)으로부터 조사되어 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사된 제1 단색광 및 제2 단색광을 촬상한다. 그리고, 흑백 카메라(10)는 제1 단색광 및 제2 단색광에 대해 촬상된 흑백 이미지 데이터를 제어부(40)에 전달한다.The
이하에서는 제1 광원(31)으로부터 제1 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득된 흑백 이미지 데이터를 제1 흑백 이미지 데이터라 하고, 제2 광원(32)으로부터 제2 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득된 흑백 이미지 데이터를 제2 흑백 이미지 데이터로 정의하여 설명한다.Hereinafter, the black-and-white image data acquired by the black-and-
제어부(40)는 제1 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제1 단색광에 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제1 광원(31) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 또한, 제어부(40)는 제2 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제2 단색광에 대응하는 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제2 광원(32) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다.The
여기서, 본 발명에 따른 흑백 카메라(10)는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 또는 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 흑백 카메라(10)가 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 형태로 마련되는 경우, 제어부(40)는 하나의 FOV(Field Of View)를 촬영할 때 제1 광원(31)으로부터 제1 단색광이 조사되는 상태에서 제1 흑백 이미지 데이터를 획득하고, 동일한 FOV(Field Of View)에 대해 제2 광원(32)으로부터 제2 단색광이 조사되는 상태에서 제2 흑백 이미지 데이터를 획득한다. 그리고, 제어부(40)는 다음 FOV(Field Of View)에 대해서도 동일한 방법으로 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득하는 방법으로 측정대상물(100)의 표면 전체에 대한 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득할 수 있다.Here, the
또한, 본 발명에 따른 흑백 카메라(10)가 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련되는 경우, 제어부(40)는 하나의 라인 스캔에 대해 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득하는 방법으로 측정대상물(100)의 표면 전체에 대한 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득할 수 있다.When the black-and-
상기와 같은 방법으로 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되면, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 측정대상물(100)의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성한다.When the first and second monochrome image data and the second monochrome image data are acquired in the same manner as described above, the
여기서, 제1 단색광이 청색광이고 제2 단색광이 적색광인 것을 예로 하여 제어부(40)가 합성 컬러 이미지를 생성하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for the
제1 흑백 이미지 데이터는 청색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상 태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상된 데이터이고, 제2 흑백 이미지 데이터는 적색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상된 데이터이다.The first monochrome image data is data captured by the
이 때, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 생성을 위한 R,G,B 데이터 중 Blue 데이터로 인식하고, 제2 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 생성을 위한 Red 데이터로 인식한다.At this time, the
그리고, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터에 기초하여 제3 흑백 이미지 데이터인 Green 데이터를 산출한다. 여기서, 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하는 방법의 일 예는 아래의 [수학식 1]과 같다.Then, the
[수학식 1][Equation 1]
I_3rd_data = n × (I_1st_data)k + m × (I_2nd_data)p I_3rd_data = n (I_1st_data) k + m (I_2nd_data) p
여기서, I_1st_data는 제1 흑백 이미지 데이터이고, I_2nd_data는 제2 흑백 이미지 데이터이고, I_3rd_data는 제3 흑백 이미지 데이터이고, n 및 k는 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하기 위해 상기 제1 흑백 이미지 데이터에 부여되는 상수이고, m 및 p는 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하기 위해 상기 제2 흑백 이미지 데이터에 부여되는 상수이다. 여기서, 상기 [수학식 1]은 제3 흑백 이미지 데이터의 산출을 위해 여러 회의 실험을 통해 결정되는 실험적인 수학식이며, 상수 n,k,m,p 또한, 수학식이 결정될 때 여러 회의 실험을 통해 결정되는 상수이다. 따라서, 측정 대상물의 종류 및 측정 조건에 따라 [수학식 1] 및 상수 n,k,m,p는 가변적일 수 있다.Here, I_1st_data is the first monochrome image data, I_2nd_data is the second monochrome image data, I_3rd_data is the third monochrome image data, and n and k are the first monochrome image data to produce the third monochrome image data And m and p are constants given to the second monochrome image data to produce the third monochrome image data. Here, the above equation (1) is an empirical formula determined through several experiments for the calculation of the third monochrome image data, and the constants n, k, m and p are also determined through experiments Is a constant. Therefore, [Equation 1] and constants n, k, m, and p may be variable depending on the kind of the measurement object and the measurement condition.
상기와 같은 방법으로 모든 화소에 대해 제3 흑백 이미지 데이터가 산출되면, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 합성하여 합성 컬러 이미지를 생성하는데, 이 때, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 상호 대응하는 픽셀에 대한 R,G,B 데이터로 처리함으로써, 합성 컬러 이미지를 생성하게 된다.When the third monochrome image data is calculated for all the pixels in the above manner, the
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 표면형상 측정장치를 이용하여 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득하고, 이를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성한 예를 도시한 도면이다.FIG. 4 and FIG. 5 are views illustrating an example of generating a composite color image using the first and second monochrome image data and the second monochrome image data using the surface shape measuring apparatus according to the present invention.
도 4를 참조하여 설명하면, 도 4의 (a)는 제1 광원(31)에서 제1 단색광으로 청색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득한 제1 흑백 이미지 데이터를 흑백 이미지로 표시한 것이고, 도 4의 (b)는 제2 광원(32)에서 제2 단색광으로 적색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득한 제2 흑백 이미지 데이터를 흑백 이미지로 표시한 것이다.4 (a) shows the first black-and-white image data captured and obtained by the black-and-
도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 단색광 및 제2 단색광이 각각 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)를 이용하여 촬상하여 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 획득하면, 해당 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이 미지 데이터는 색상에 대한 정보가 아닌 밝기에 대한 정보만을 갖게 된다.As shown in Figs. 4 (a) and 4 (b), the first monochromatic light and the second monochromatic light are irradiated, respectively, and the image is captured using the
여기서, 제어부(40)는 [수학식 1]에서와 같이 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하고, 3개의 흑백 이미지 데이터를 컬러 이미지에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 합성하면, 도 5와 같이 합성 컬러 이미지가 생성된다.Here, the
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 청색광 또는 적색광의 조사에 의해 획득된 흑백 이미지는 솔더와 패드의 구분이 명확하지 않지만, 합성 컬러 이미지를 생성하게 되면 솔더와 패드의 구분이 명확해짐을 알 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the black-and-white image obtained by the irradiation of the blue light or the red light is not clearly distinguished from the solder and the pad, but it is understood that the distinction between the solder and the pad becomes clear when the composite color image is generated .
상기와 같은 구성을 통해, 흑백 카메라(10)를 통해 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성함으로써, 저비용의 흑백 카메라(10)를 설치하면서도 컬러 이미지를 획득 가능하게 되고, 컬러 카메라보다 처리 속도가 빠른 흑백 카메라(10)를 이용함으로써 처리 속도 또한 향상시킬 수 있게 된다.With the above-described configuration, by generating the composite color image using the monochrome image data obtained through the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에서는 표면형상 측정장치가 2D/3D 측정장치인 모아레 시스템에 적용된 것을 예로 하고 있다.6 is a diagram showing a configuration of a surface shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the surface shape measuring apparatus is applied to a moire system which is a 2D / 3D measuring apparatus.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치는 3D 광원부(50), 흑백 카메라(10), 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제어부(40)를 포함한다.6, the surface shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a 3D
3D 광원부(50)는 3D 측정시 측정대상물(100)의 표면에 광을 조사한다. 여기 서, 본 발명에 따른 3D 광원부(50)는 측정대상물(100)이 놓여지는 기준면(미도시, 이상적으로 측정대상물(100)이 PCB 기판인 경우 PCB 기판의 표면)에서 일정한 이격 간격을 두고 배치되는 3D 광원(51)과, 측정대상물(100)과 광원 사이에 배치되며 격자무늬가 새겨진 투영격자(52)를 포함할 수 있다.The 3D
3D 광원(51)으로는 백색광을 발광하는 이 사용되는 것이 바람직하고, 소형 경량이며 가격이 비교적 저렴한 반도체 레이저라 불리우는 레이저 다이오드나 할로겐 광원이나 LED 광원이 사용될 수 있다. 그리고, 투영격자(52)에 근접하게 투영격자(52)와 측정대상물(100) 사이에는 투영격자(52)를 통과한 광을 측정대상물(100)에 투영하는 투영렌즈(53)가 배치될 수 있다.As the
투영격자(52)에는 격자무늬가 형성되어 있다. 3D 광원(51)으로부터 방출된 광은 투영격자(52)를 통과하면서 격자무늬의 광으로 전환되고, 이러한 격자무늬의 광이 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되어 모아레 무늬를 갖게 됨으로써, 측정대상물(100) 표면의 3차원 정보를 얻을 수 있다.A grid pattern is formed in the projection grating 52. The light emitted from the
여기서, 투영격자(52)는 격자이동부(미도시)에 의해 광의 투과방향에 대한 가로방향으로 미세 이동하게 된다. 이에 따라, 투영격자(52)에 형성된 격자무늬의 위상 천이가 가능하게 되어, 투영격자(52)를 통과하여 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되고 흑백 카메라(10)를 통해 촬상된 모아레 무늬를 통해 제어부(40)가 측정대상물(100)의 표면 형상에 대한 3D 정보를 얻게 된다.Here, the projection grating 52 is finely moved in the transverse direction with respect to the transmission direction of light by a grating moving part (not shown). This enables the phase shift of the lattice pattern formed on the projection grating 52 and allows the moire pattern reflected from the surface of the
한편, 도 6에 도시된 표면형상 측정장치를 통해 2D 이미지를 획득하는 경우는 전술한 제1 실시예에 대응한다. 즉, 제어부(40)는 제1 광원(31)으로부터의 제1 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제1 단색광에 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제1 광원(31) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 또한, 제어부(40)는 제2 광원(32)으로부터의 제2 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제2 단색광에 대응하는 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제2 광원(32) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다.On the other hand, the case of acquiring the 2D image through the surface shape measuring apparatus shown in Fig. 6 corresponds to the first embodiment described above. That is, when the first monochromatic light from the
그리고 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되면, 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 측정대상물(100)의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성한다. 여기서, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하고, 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 합성하여 합성 컬러 이미지를 생성하는 과정은 상술한 제1 실시예에서와 동일하다.When the first monochrome image data and the second monochrome image data are acquired, the
이와 같이, 모아레 무늬를 이용한 2D/3D 측정장치에 흑백 카메라(10)를 설치하고도, 2D의 경우 컬러 이미지를 획득하고 3D의 경우 컬러 이미지의 획득에 따른 색 정보의 손실없이 흑백의 3D 이미지를 얻을 수 있게 되어 2D/3D 측정장치의 효용성을 증가시킬 수 있게 된다.Thus, even if a
전술한 실시예들에서는 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 흑백 카메라(10)에 의해 획득하고, 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 제3 흑백 이미지 데이터를 산출하는 것을 일 예로 하였다.In the above-described embodiments, the first monochrome image data and the second monochrome image data are acquired by the
반면, 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 제1 단색광 및 제2 단색광과 상 이한 제3 단색광을 측정대상물(100)의 표면에 조사하는 제3 광원(33)을 포함하도록 마련되고, 제어부(40)가 제3 광원(33)으로부터 제3 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)가 측정대상물(100)의 표면을 촬상하여 제3 흑백 이미지 데이터를 획득하도록 마련될 수 있다.On the other hand, the surface shape measuring apparatus according to the present invention includes a third
이에 따라, 제어부(40)는 제1 단색광, 제2 단색광 및 제3 단색광 각각에 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 흑백 카메라(10)를 통해 획득하고, 획득된 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 R,G,B 데이터로 처리하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있다.Accordingly, the
한편, 도 3 및 도 6의 미설명 참조번호 20은 측정대상물(100)으로부터 반사된 광을 흑백 카메라 측으로 집광하는 집광렌즈(20)이다.3 and 6,
또한, 전술한 본 발명의 제2 실시예에서는 2D/3D 측정을 위한 표면형상 측정장치가 모아레 방식을 사용하는 경우를 일 예로 하고 있다. 이외에도 다른 방식의 3D 측정장비 중 2D 측정에는 본 발명에 따른 표면형상 측정장치가 적용 가능함은 물론이다.In the second embodiment of the present invention, the surface shape measuring apparatus for 2D / 3D measurement uses a moire method. It is needless to say that the surface shape measuring apparatus according to the present invention is applicable to the 2D measurement among other types of 3D measurement equipment.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그리고 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although several embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art will appreciate that various modifications may be made without departing from the principles and spirit of the invention . And the scope of the invention will be determined by the appended claims and their equivalents.
도 1 및 도 2는 컬러 카메라에 적용되는 색 필터 및 그 보간(Interpolation) 방법을 설명하기 위한 도면이고,1 and 2 are views for explaining a color filter applied to a color camera and an interpolation method thereof,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이고,3 is a diagram showing an example of a configuration of a surface shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치를 통해 획득된 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터에 의해 표현되는 흑백 2D 이미지의 예를 도시한 도면이고,4 is a diagram showing an example of a monochrome 2D image represented by first monochrome image data and second monochrome image data obtained through the surface shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention,
도 5는 도 4의 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 생성된 합성 컬러 이미지의 예를 도시한 도면이고,Fig. 5 is a diagram showing an example of a composite color image generated using the first monochrome image data and the second monochrome image data of Fig. 4,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.6 is a diagram showing an example of the configuration of the surface shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
10 : 흑백 카메라 31 : 제1 광원10: monochrome camera 31: first light source
32 : 제2 광원 33 : 제3 광원32: second light source 33: third light source
40 : 제어부40:
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