KR20100006829A - 범퍼 검사장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 범퍼 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB 기판을 형성하는 검사모재에 형성되는 범퍼의 높이를 단위면적당 측정하여 적정오차 범위인지의 유무를 판별함으로써 불량품을 식별할 수 있는 범퍼 검사장치에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 범퍼 검사장치는 인쇄회로기판(PCB)에 돌출되도록 실장되는 다수개의 범퍼가 면상에 돌출 형성된 검사모재가 로딩되는 테이블; 상기 검사대상 검사모재의 위치를 정렬하는 위치정렬수단; 상기 검사대상 검사모재에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에 의하여 조사된 상기 검사대상 검사모재를 미소 화소 단위로 이미지 센싱하는 이미지 센서; 그리고 상기 이미지 센서에 의하여 센싱된 상기 검사대상 기판상의 범퍼의 돌출높이를 검출하여 범퍼의 불량유무를 판정하는 범퍼높이검출수단을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

범퍼, 이미지 센서, 광원, 위치정렬수단, 범퍼높이검출수단

Description

범퍼 검사장치 및 방법{Apparatus and method for detecting bump}

본 발명은 범퍼 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB 기판에 형성되는 범퍼의 높이를 단위면적당 측정하여 적정오차 범위인지의 유무를 판별함으로써 불량품을 식별할 수 있는 범퍼 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 기판상에 대상체를 배치할 때, 그 대상체의 기하학적 특성 및 다른 특성은 최종 생산물의 성능에 매우 중요하다. 상기 기하학적 특성의 예로는 체적, 기판상에서의 위치, 직경, 높이, 윤곽의 형태, 스크래치(scratches), 및 표면의 조도(roughness)등을 들 수 있다. 따라서, 이런 특성들에 대한 신속하면서도 정확한 자동검사 시스템이 요구된다.

예를 들면, 기판의 한 형태인 인쇄회로기판(PCB) 상에는 범퍼가 프린팅된다. 범퍼란 칩을 기판에 TAB, FC 방식으로 연결하거나 BGA, CSP등을 회로기판에 직접 접속하기 위한 전도성 돌기이며, 범퍼의 역할로는 플립칩이 용이하도록 전극의 높이를 높이는 역할과, 전극재료를 외부전극과 접속이 용이한 재료로 교체하는 역할을 한다.

여기에서, 플립칩(flip-chip) 이란 60년대 초에 IBM에서 신뢰성이 낮은 수작 업에 의한 선본딩(manual wire bonding)을 대체하기 위하여 개발된 것으로서, 플립칩(flip-chip)이란 용어는 베어칩(bare chip)을 뒤집어 기판에 접합하는 형상에서 유래한 것이다.

이러한 플립칩(flip-chip) 기술은 기존의 솔더(solder)를 이용한 접속 공정에서 저가, 극미세 전극 피치 가능, 무용제(fluxless)의 환경 친화적인 공정, 저온 공정 등의 장점을 가지는 전도성 접착제를 이용한 접속으로 대체해가고 있다.

전도성 접착제를 이용한 플립칩(flip-chip) 기술은 패드에 균일한 높이의 범퍼(bump)를 형성하는 공정, 전도성 입자가 포함된 접착제를 도포하는 공정, 칩(chip)과 기판과의 접합 공정으로 이루어진다. 이러한 플립칩(flip-chip) 기술을 구성하는 여러 공정중, 범퍼(bump)를 형성 기술은 미세한 패드마다 선택적으로 원하는 높이의 범퍼(bump)를 형성시켜야 하는 어려움이 있다.

그러므로, 상기에서 설명된 바와 같이 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성되는 범퍼의 높이는 매우 중요한 요소가 되며, 범퍼의 높이에 따라 기판의 절연막이 도포된 표면의 밖으로 또는 안으로 범퍼의 끝단이 위치되므로, 범퍼(bump)의 높이를 측정하여 요구되는 적정높이에 도달하지 못하는 범퍼(bump)가 형성된 불량 기판을 색출하는 범퍼 검사장치가 제공된다.

일반적으로 이러한 범퍼 검사장치는 이미지 데이터를 사용하는 검사시스템으로써, 광원이 조사된 범퍼부터 이미지 센서에 의하여 이미지 데이터를 추출하고, 추출된 범퍼의 높이가 소정의 기준에 합치하는지 여부를 결정하기 위하여 이미지 데이터에 대해 이미지 프로세스를 수행한다. 예를 들어 이미지 데이터 분석은 범퍼 의 높이가 요구되는 오차범위를 만족하는지 또는 범퍼가 정확한 위치에 구비되었는지를 결정하기 위해 사용된다.

그러나 종래의 범퍼 검사장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 지금까지 범퍼의 높이를 제대로 측정할 수 있는 검사장치가 개발되지 못해 범퍼의 높이가 기준치에 미달되는 불량품의 색출이 어려웠다.

둘째, 정밀한 측정 또는 결점 검색능력을 보유한 검사장치의 미비로 인해 고가의 제작비가 소요되는 인쇄회로기판을 폐기처분 해야하는 경제적 손실이 발생 되었다.

세째, 범퍼높이 불량판정의 부정확성으로 인해 표준치에 미달되는 범퍼가 절연막에 도포되어 납땜을 할 수 없는 문제점이 발생했다.

네째, 광원으로부터 범퍼에 조명되는 방향과 이미지 센서는 다른 방향으로부터 범퍼를 검사하여 그 범퍼로부터 반사되는 방사선을 감지하게 되므로 범퍼의 그림자 영향을 받게 되었다.

다섯째, 광원과 이미지 센서의 배치 각도로 인해 검사모재에 발생되는 범퍼 및 표면의 무수한 입자들의 그림자 영향으로 색보정을 하게 되어 정확한 체적 측정과 정확한 영역측정이 까다로웠다.

여섯째, 양 방향으로 수많은 스캐닝이 요구되어 이상적인 속도로의 작업수행이 어려웠다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로써, 이미지 센서와 광원을 범퍼의 전면방향으로 동일하게 배치함으로써, 범퍼의 그림자 영향을 최소화하여 범퍼의 돌출높이 검출을 간편하면서도 정확하게 할 수 있는 범퍼 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 인쇄회로기판(PCB)에 돌출되도록 실장되는 다수개의 범퍼가 면상에 돌출 형성된 검사모재가 로딩되는 테이블; 상기 검사모재의 위치를 정렬하는 위치정렬수단; 상기 검사모재상에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에 의하여 조사된 상기 검사모재를 미소 화소단위로 이미지 센싱하는 이미지 센서; 그리고 상기 이미지 센서에 의하여 센싱된 상기 검사모재의 범퍼의 돌출높이를 검출하여 범퍼의 불량유무를 판정하는 범퍼높이검출수단을 포함하여 이루어지는 범퍼 검사장치를 제공한다.

여기서, 상기 이미지 센서와 상기 검사모재 평면 사이의 각도보다 상기 광원과 상기 검사모재 평면 사이의 각도가 더 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 이미지 센서는 횡방향 열을 동시에 스캔하는 라인스캔 카메라로 이루어지며, 상기 검사모재의 종방향을 따라 미소 화소단위로 상기 범퍼 이미지를 연속적으로 스캔하는 것이 바람직하다.

그리고, 범퍼높이검출수단은 상기 이미지센서를 통해 센싱된 상기 범퍼 화상 의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이 값으로 변환하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 위치정렬수단은 면적촬영장치, 정렬검출부, 그리고 테이블회전수단으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 면적촬영장치는 길이부가 가변되게 조정되는 경통과; 상기 경통의 일측으로 구비되며, 상기 검사모재의 위치파라미터를 검측하는 반사경과; 그리고 상기 검사모재의 위치파라미터에 선형빔을 조사하는 조명;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 테이블은 하부에 마련되는 제 1 이송수단에 의해 전후로 이동되며, 상기 이미지 센서, 상기 위치정렬수단 및 상기 광원은 상기 테이블의 상측으로 마련되는 제 2 이송수단에 의해 상기 테이블에 직교되는 방향인 좌우로 이동되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 범퍼 검사장치는 상기 이미지 센서에 의하여 촬영되는 상기 검사모재의 부분의 높이를 검출하는 높이검출센서와, 상기 높이검출센서에 의하여 검출된 높이 차이에 대응하여 상기 이미지 센서의 상하위치를 보정하는 이미지 센서 높이보정수단을 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

한편, 본 발명은 테이블 상에 로딩된 검사모재의 위치를 기설정치와 비교하여 위치를 정렬하는 단계; 상기 검사모재에 광을 조사하고, 반사된 빛을 연속적으로 스캔하여 상기 검사모재 상의 범퍼를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 범퍼의 이미지로부터 측정되는 길이와 표준설정치값을 비교하여 불량판정의 유무를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 검사방법을 제공한다.

본 발명에 따른 범퍼 검사장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 범퍼에 대한 광원과 이미지 센서의 배치를 동일한 방향으로 위치시켜 범퍼로부터 반사되는 방사선을 감지함으로써, 범퍼의 그림자 영향을 최소화할 수 있다.

둘째, 광원과 이미지센서에 의한 범퍼의 그림자 영향이 최소화됨으로써, 범퍼의 높이검사의 정확도가 향상될 수 있다.

세째, 정확하고 신속하게 불량 범퍼가 형성된 검사모재을 판별할 수 있게 됨으로써, 차후에 발생되는 납땜작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.

네째, 광원의 분산된 조명으로 인해 센싱되는 이미지가 부드러운 형상으로 구현됨으로써, 색보정의 후속작업이 감소될 수 있다.

다섯째, 개선된 방식의 상기 장치 및 방법은 고속의 다중처리 능력과 검사의 정확도를 겸비할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 구조를 나 타내는 측면도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 광원과 이미지 센서의 위치관계를 나타낸 예시도이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 범퍼, 광원 및 이미지 센서의 경사각과 위치관계를 나타낸 상태도 및 사시도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 이미지센서에 선형빔을 조사하는 광원을 나타낸 정면도 및 평면도이다. 도 7은 본 발명의 면적촬영장치를 나타낸 정면도이다. 도 8은 본 발명의 면적촬영장치의 부분 확대도이다. 도 9는 본 발명의 높이검출단계를 나타낸 순서도이다.

본 발명은 PCB기판을 형성하는 검사모재에서 다수 개가 면상으로 돌출 형성되는 범퍼의 이미지를 센싱하여 높이를 산출하며, 적정오차 오차범위에 도달하지 못하는 높이의 범퍼를 불량판정하여 색출해내는 범퍼높이 검사장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치(A)는 테이블(10), 위치정렬수단(100), 광원(300), 이미지 센서(200), 범퍼높이검출수단(400)으로 이루어진다.

그러면, 테이블(10)에 대해 설명한다. 상기 테이블(10)은 인쇄회로기판(PCB)에 형성되는 다수개의 범퍼(50)가 면상에 돌출 형성된 검사모재(40)를 로딩한다. 상기 검사모재(40)는 동 재질로 이루어진 동시트이며, 상면에는 다수개의 범퍼(50)가 일정한 높이로 돌출 형성된다.

그런데, 상기 범퍼(50) 중에는 검사모재(40)에 절연막이 도포되면, 절연막 표면 밖으로 돌출되지 못하는 높이를 가지는 불량품이 존재한다. 이러한 불량품은 인쇄회로기판(PCB) 상의 범퍼(50)와 납땜이 되지 않는 심각한 문제를 야기시킨다. 그러므로 이러한 일정 기준에 도달되지 못하는 높이의 범퍼(50)를 색출하기 위해 상기 테이블(10) 위에 상기 검사모재(40)를 로딩한다.

한편, 상기 테이블(10)은 검사모재(40)를 로딩하는 판넬 형태이며, 범퍼(50)의 높이 측정을 위해 일정거리 이송된다. 이송된 테이블(10) 상측으로는 위치정렬수단(100), 광원(300), 이미지 센서(200)가 마련된다.

여기서, 상기 위치정렬수단(100)은 검사되는 검사모재(40)의 위치를 정렬하며, 면적촬영장치(110), 정렬검출부(120), 테이블회전수단(130)으로 이루어진다. 일반적으로 상기 테이블(10)에 검사모재(40)가 수동으로 로딩되는 경우, 소정의 뒤틀림각이 발생된다. 이러한 뒤틀림각은 극소형화된 검사대상물의 측정을 어렵게 하며, 심각한 오차를 발생시킬 수 있다. 그러므로 정확한 위치 보정이 필요하게 되며, 상기 위치정렬수단(100)에 의해 검사모재(40)의 위치가 보정된다.

한편, 상기 위치정렬수단(100)은 면적촬영장치(110)에 의해 기설정된 표식과의 비교를 위해 상기 테이블(10)에 로딩된 검사모재(22)상의 소정면적을 촬영한다. 이때, 촬영된 면적 상의 상기 검사모재 상에 기표시되어 있던 위치 파라미터는 정렬검출부(120)에 의해 기설정된 표식과 비교되며, 회전보정치가 산출된다. 그리하여 테이블회전수단(130)에 의해 요구되는 보정치의 각도로 테이블(10)이 회전되어 정확한 검사모재(40)의 범퍼(50) 측정이 가능하다.

그리고, 상기 면적촬영장치(110)는 면적을 촬영하는 에어리어 카메라로 이루어지며, 경통(111), 반사경(112), 그리고 조명(113)과 결합된다. 상기 경통(111)은 길이부가 가변되게 조정되며, 상기 반사경(112)은 상기 경통(111)의 일측으로 구비되고 상기 검사모재(40)의 위치 파라미터를 검측한다. 상기 조명(113)은 상기 검사모재(40)의 위치 파라미터에 선형빔을 조사하여 상기 반사경(112)에 검사모재(40)의 위치를 촬상시킨다.

한편, 상기 광원(300)은 검사되는 상기 검사모재(40)에 선형빔을 조사하며, 상기 범퍼(50)의 전면 방향으로 상기 이미지 센서(200)와 동일하게 배치된다. 게다가 상기 이미지 센서(200)의 양측으로 마련되며, 다수개의 LED가 실장될 수 있다.

그리고, 상기 이미지 센서(200)는 상기 광원(300)에 의하여 조사된 상기 검사모재(40)를 미소 화소 단위로 이미지 센싱하며, 상기 범퍼(50)가 면상으로 돌출형성된 상기 검사모재(40)의 평면과는 45도의 경사각을 이룬다. 물론, 이러한 상기 이미지 센서(200)의 배치각도는 경사각에 한정되지 않으며, 이웃하는 범프 간의 그림자에 따른 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 45도 이상의 경사각, 바람직하게는 65도로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 광원과 상기 검사모재(40)의 평면 사이의 경사각은 범퍼의 그림자에 의한 영향이 발생되지 않는 범위에서 최대한 작은 예각을 이루도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 이미지 센서(200)와 상기 검사모재(40) 평면 사이의 각도보다 상기 광원(300)과 상기 검사모재(40) 평면 사이의 각도가 더 작은 것이 바람직하다. 이를 통하여, 이웃하는 범퍼의 그림자의 영향을 최소화하면서 선명한 화상의 촬영을 가능하게 한다.

한편, 상기 이미지 센서(200)는 상기 광원(300)과 마찬가지로 상기 범퍼(50) 의 전면측에 배치되는 라인스캔 카메라이며, 상기 검사모재(40)의 횡방향 열을 실질적으로 동시에 스캔하며, 종방향을 따라 미소 화소 단위로 상기 범퍼(50)의 이미지를 연속적으로 스캐닝하도록 구성된다. 이와 같이, 상기 관원(300)과 이미지센서(200)가 검사모재를 기준으로 동일한 방향에 배치됨으로써, 광원(300)에 의하여 조사된 빛이 반사되어 이미지 센서(200)에 의한 촬영시 그림자의 영향을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 범퍼높이검출수단(400)은 상기 이미지 센서(200)에 의하여 센싱된 상기 범퍼(50)의 돌출높이를 검출하며, 검출된 산출치에 의해 범퍼(50)의 불량유무를 판정한다. 이러한 범퍼높이검출수단(400)은 상기 이미지 센서(200)를 통해 센싱된 상기 범퍼(50) 화상의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이 값으로 변환한다.

그리고, 상기 삼각 측정법은 범퍼(50)의 3차원 형상을 이미지 데이터로 추론하는 형태이다. 일반적으로 광원(300)은 이미지 센서(200)로부터 측면거리에 배치되어 범퍼(50)가 한 방향으로 검사되도록 그 범퍼(50)를 조명한다. 이때, 범퍼(50)는 굴절광학(refractive optics)과 같은 방사선 집중요소(radiation focusing elements)에 의해 이미지 센서(200)에 이미지화된다. 이미지 센서(200)는 이차원이고 범퍼(50)에 대한 기저면, 이미지 센서(200) 및 광원(300)의 위치가 알려져 있기 때문에, 이미지 센서(200)에 입사되는 광원(300)의 조명 방향을 결정함으로써 범퍼의 높이를 결정할 수 있다.

더욱이, 범퍼높이검출수단(400)에 의한 범퍼높이검출방법을 설명한다. 검사 모재(40)를 일방향으로 이동시키는 테이블(10)과, 상기 테이블(10)의 상측으로 마련되며 상기 테이블(10)과 직교되는 방향으로 이동되고, 상기 검사모재(40)의 위치를 기설정치와 비교하여 보정하는 위치정렬수단(100)과, 상기 위치정렬수단(100)의 일측으로 마련되어 상기 테이블(10)과 직교하는 방향으로 이동되는 이미지센서(200)에 의해 상기 검사모재(40) 상면으로 돌출된 상기 범퍼(50)의 빗면길이를 센싱하는 단계; 상기 이미지 센서(200)로 센싱된 상기 범퍼(50)의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이값으로 변환하는 단계; 상기 변환된 물리적 높이값을 표준설정치의 범퍼(50) 높이값과 비교하여 불량판정의 유무를 결정하는 단계;를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치(A)의 구조를 나타내는 평면도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 테이블(10)은 상측으로 검사모재(40)가 로딩되며, 상기 테이블(10)에 로딩되는 검사모재(40)는 테이블 하부에 마련되는 제 1이송수단(20)에 의해 전후로 이동된다. 그래서, 테이블(10)에 로딩된 검사모재(40)는 상기 테이블(10)의 이동으로 위치정렬수단(100)의 하측에 위치된다. 상기 위치정렬수단(100)은 면적촬영장치(110)를 이용하여 상기 검사모재(40)의 여러 지점의 표식을 촬영한다. 이때, 면적촬영장치(110)는 에어리어카메라로서 2000개의 표식 화소를 촬영한다. 그 후 정렬검출부(120)에 입력된 기설정치와 비교를 하게 되며, 입력된 기설정치의 표식과 측정된 표식과의 비교치가 얻어지면 수동으로 로딩된 검사모재(40)의 회전보정치가 산출된다.

그리하여, 테이블(10) 하측으로 구비되는 테이블회전수단(130)에 의해 검사모재(40)는 보정치만큼 회전되어 검사모재(40)의 뒤틀림이 보정된다. 상기 위치정렬수단(100)에 의해 검사모재(40)의 위치가 정렬되면, 광원(300)과 이미지 센서(200)를 이용해 검사모재(40)에 형성된 다수개의 범퍼(50)가 미소 화소단위로 이미지 스캔된다. 이때, 상기 위치정렬수단(100)은 상기 이미지 센서(200)의 일측에 구비되어 상기 테이블(10)의 전후이동시 직교되는 방향인 좌우이동으로 제 2이송수단(30)에 의해 이송된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치(A)의 구조를 나타내는 측면도이다.

도 3에서 보는 바와 같이 상기 테이블(10)은 상기 제 1이송수단(20)에 의해 전후이동이 이루어지며, 상기 광원(300), 이미지센서(200), 위치정렬수단(100)은 상기 제 2이송수단(30)에 의해 좌우 이동되어 상기 검사모재(40)의 위치파라미터와 상기 검사모재(40) 상면에 돌출 형성되는 상기 범퍼(50)를 검측한다.

한편, 제 1이송수단(20)에 의한 상기 테이블(10)의 전후이동과, 상기 제 2이송수단(30)에 의한 상기 위치정렬수단(100)과 상기 광원(3000) 및 상기 이미지 센서(200)의 좌우이동이 한정되지는 않는다. 반면에, 상기 테이블(10)은 고정되고, 상기 위치정렬수단(100)만 전후이동되거나, 좌우이동될 수도 있다. 물론 상기 위치정렬수단(100)은 고정되며, 상기 테이블(10)만 전후이동되거나 좌우이동도 가능하다.

그리고, 검사모재(40)와 범퍼(50)의 측정방법에 대해 설명한다. 검사모 재(40)는 칼럼열과 로우열로 이루어지는 N x M 배열 내의 복수의 유닛을 포함하며, 이미지센서(200)는 검사모재(40)의 각 유닛을 미소 화소 단위로 이미지를 센싱한다.

예컨대, 본 발명의 일 실시례에 따른 이미지 센서(200)의 라인 스캐닝은 칼럼열을 따라 한 화소당 3 마이크로미터씩 8,000 픽셀의 화소를 한 번에 라인 스캐닝하여 2.4 센티미터의 해당폭으로 스캔을 할 수 있다. 이러한 방법으로 좌단의 칼럼열 하단부에서 스캔을 시작하여 상기 칼럼열 상단부까지 스캔을 하면, 하나의 칼럼열 스캔이 완료된다. 그러면 스캔된 칼럼열의 인접된 칼럼열 하단부로 이미지 센서(200)가 이동되며, 해당칼럼열의 상단부까지 스캔작업을 계속한다. 그래서, 인접한 칼럼열을 따라 한 라인씩 모든 칼럼열이 스캐닝이 이루어진다. 더욱이 이러한 방식에 의해 검사모재(40)의 각 유닛들은 스캔 되는 위치가 직교좌표계상의 X, Y좌표로 변환되며, 모든 좌표상의 위치는 병렬로 처리된다.

상기의 방법으로 이미지 스캔되는 검사모재(40) 유닛의 각 범퍼(50) 높이는 범퍼높이검출수단(400)을 통해 분석됨으로써, 오류검사된다. 그래서, 오류검사된 범퍼(50)중 적정치에 미달되는 높이를 가진 범퍼(50)는 불량판정되며, 불량품으로 판정된 검사모재(40)의 유닛은 색출되어 폐기시킨다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 광원(300)과 이미지 센서(200)의 위치관계를 나타낸 예시도이다.

도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 상기 이미지 센서(300)는 검사모재(40) 상면에 돌출 형성된 범퍼(50)의 빗면길이 이미지를 광원(300)을 이용하여 센싱하게 된다. 이때, 상기 광원(300)은 이미지 센서(200)와 동일하게 범퍼(50)의 전면에 배치되어 범퍼(50)를 조사하며, 상기 광원(300)의 중심축은 이미지센서(200)와는 양측으로 각각 경사지게 배치된다. 또한, 상기 광원(300)은 이미지 센서(200)의 후위에 만곡된 구면형태로 마련되어 선형빔을 조사할 수도 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 범퍼(50), 광원(300) 및 이미지 센서(200)의 경사각과 위치관계를 나타낸 상태도 및 사시도이다.

도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 상기 광원(300)은 상기 이미지 센서(200)의 양측에 경사지게 배치되어 상기 범퍼(50)에 선형빔을 조사한다. 도 5a에서와 같이, 상기 이미지 센서(200)는 상기 범퍼(50)가 돌출 형성된 상기 검사모재(40)의 평면과 경사각 B를 이룬다. 상기 경사각 B는 소정의 예각이며, 본 발명의 실시례에 의한 경사각 B는 65도이다. 더욱이, 상기 65도의 경사각은 정적에러 즉, 허용오차 에러를 제거하는데 유리하며, 이웃하는 범퍼의 그림자에 의한 간섭의 영향을 최소화할 수 있다.

도 5b에서 보는 바와 같이 상기 이미지 센서(200)의 양측으로는 광원지지대(310)에 결합된 광원(300)이 마련된다. 상기 광원(300)은 다수개의 LED(330)에 의해 상기 범퍼(50)에 선형빔을 조사하며, 상기 이미지 센서(200)는 범퍼(50)에 조사되는 광원(300)의 선형빔에 의해 범퍼(50)의 빗면길이를 센싱한다. 이때, 상기 광원(300)은 광원본체부(320)의 일측에 마련되는 광원지지대(310)로부터 가변되는 경사도를 가질 수 있고, 그로 인해 범퍼(50)에 조사되는 선형빔의 입사각도 조정가능하다.

한편, 상기 검사모재(40)는 얇은 시트로 이루어지는 특성상 표면이 완전히 평탄하지 않고 약간의 굴곡이 잔존할 가능성이 있으며, 이러한 굴곡은 상기 이미지 센서(200)와 검사모재(40) 사이의 거리 차이를 발생시켜 상기 이미지 센서(200)의 초점을 흐리게 함으로써 촬영된 화상의 선명도를 저하시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 이미지 센서(200)가 설치되는 프레임의 일측에는 상기 검사모재(40) 평면 높이를 검출하는 레이저 센서 등으로 이루어지는 높이검출센서(500)가 설치됨이 바람직하다. 상기 높이검출센서에 의하여 측정된 검사모재(40) 상면의 높이가 실시간으로 센싱된다.

이와 같이, 상기 검사모재(40)의 촬영대상부분이 굴곡된 부분이 상기 높이검출센서(500)에 의하여 검출되면, 상기 굴곡된 높이만큼 상기 이미지 센서(200)의 수직위치를 상향 또는 하향 조정함으로써 초점을 정확히 유지하도록 하는 이미지센서 높이보정수단(미도시)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 상기 높이검출센서(500)에 의하여 검출된 높이 차이에 대응하여 상기 이미지 센서(200)의 상하위치를 보정하는 높이보정수단은 상기 이미지 센서(200)를 지지하는 프레임 상에 설치될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는은 본 발명의 이미지센서(200)에 선형빔을 조사하는 광원(300)을 나타낸 정면도 및 평면도이다. 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 상기 광원(300)은 다수개의 LED(발광 다이오드; light emitting diode)(330)가 실장된다. 또한, 상기 광원(300)은 내장된 광원회전축(340)에 의해 광원지지대(310)로부 터의 경사각이 변경가능하다. 한편, 상기 광원(300)은 범퍼(50)의 표면에 대해 선형빔을 형성하는 레이저 광원 또는 다른 접속 광원일 수 있다.

도 7은 본 발명의 면적촬영장치(110)를 나타낸 정면도이다. 상기 면적촬영장치(110)는 길이가 가변되게 조정되는 경통(111)과, 상기 경통(111)의 구비되며, 상기 검사모재(40)의 위치파라미터를 검측하는 반사경(112)과, 상기 검사모재(40)의 위치파라미터에 선형빔을 조사하는 조명(113)과, 상기 반사경(112), 조명(113)을 지지하면서 상기 경통(111)의 길이가 가변될 수 있게 지지하고 있는 지지대(114)와 상기 지지대(114)가 결합된 본체부(115)로 이루어진다.

더욱이 상기 면적촬영장치(110)는 조명(113)이 조사된 상기 검사모재(40)의 위치파라미터를 반사경(112)에 의해 검측하여 경통(111)을 통해 센서수단에 센싱하는 에어리어 카메라이다. 그리고, 센싱된 위치파라미터 측정치를 정렬검출부(120)로 송출하여 프로그램화된 기설정치와 비교 후, 회전보정치를 산출함으로써, 테이블회전수단(113)에 의해 보정치만큼 상기 테이블(10)을 회전하여 검사모재(40)의 정확한 측정이 가능해진다.

도 8은 본 발명의 면적촬영장치(110)의 부분 확대도이다. 도 8에서 보는 바와 같이, 상기 면적촬영장치(110)의 조명(113)은 반사경(112)의 하측에 방사상의 형태로 구비된다. 이때, 상기 조명(113)은 전구이거나 형광등으로 이루어지며, 다양한 조명원으로의 대체도 가능하다.

도 9는 본 발명의 높이검출단계를 나타낸 순서도이다.

먼저 상기 범퍼높이검출수단(400)은 상기 이미지 센서(200)에 의하여 센싱된 상기 범퍼(50)의 돌출높이를 검출하여 범퍼(50)의 불량유무를 판정한다. 이러한 범퍼높이검출수단(400)은 상기 이미지 센서(200)를 통해 센싱된 상기 범퍼(50) 화상의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이 값으로 변환한다.

더욱이 삼각 측정법에 의한 상기 범퍼(50)의 돌출높이 검출을 살펴보면, 상기 이미지 센서(200)는 상기 광원(300)의 선형빔에 의해 상기 범퍼(50) 화상의 빗면길이를 센싱하여 상기 범퍼높이검출수단(400)에 길이정보를 보낸다. 그러면 상기 범퍼높이검출수단(400)은 범퍼(50) 화상의 빗면길이로부터 경사각B 즉, 이미지 센서(300)가 검사모재(40)의 평면과 이루는 경사각을 이용하여 검사모재(40)로부터 돌출된 범퍼(50)의 높이를 산출하게 된다. 이때, 측정오차를 고려한 보정치와 추정값이 포함된다.

한편, 범퍼높이검출수단(400)에 의한 범퍼높이검출방법에 대해 설명한다.

상기 범퍼높이검출방법에 대한 구성단계를 살펴보면, 상기 검사모재(40)를 일방향으로 이동시키는 테이블(10)과, 상기 테이블(10)의 상측으로 마련되며 상기 테이블(10)과 직교되는 방향으로 이동되고, 상기 검사모재(40)의 위치를 기설정치와 비교하여 보정하는 위치정렬수단(100)과, 상기 위치정렬수단(100)의 일측으로 마련되어 상기 테이블(10)과 직교하는 방향으로 이동되는 이미지센서(200)에 의해 상기 검사모재(40) 상면으로 돌출된 상기 범퍼(50)의 빗면길이를 센싱하는 단계; 상기 이미지 센서(200)로 센싱된 상기 범퍼(50)의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이값으로 변환하는 단계; 상기 변환된 물 리적 높이값을 표준설정치의 범퍼(50) 높이값과 비교하여 불량판정의 유무를 결정하는 단계;를 포함한다. 물론, 경우에 따라서는 상기 빗면길이로부터 삼각번에 의하여 높이를 산출할 필요없이, 상기 빗면길이 자체를 기준으로 오차여부를 검사하도록 구성될 수도 있다.

그리고, 부연하여 설명하면 범퍼높이 검출을 구현하는 방법에 있어서, 검사 대상물인 범퍼(50)에 광원(300)을 이용하여 조사하는 단계와, 상기 광원(300)에 의하여 조사된 범퍼(50)로부터 이미지 센서(200)를 이용하여 범퍼(50) 화상 이미지를 검출하는 단계를 거쳐서 상기 이미지 센서(200)로부터 검출된 이미지로부터 범퍼높이검출수단(400) 통해서 범퍼(50) 높이값을 얻기 위하여 계산하고 처리하는 단계를 거치게 되고, 상기 범퍼높이검출수단(400)에 의하여 구한 범퍼(50) 높이 값을 표시패널 또는 컴퓨터 모니터 상에 나타내어 결함을 검사하는 단계를 거치면서 상기 범퍼(50)의 높이를 3차원적으로 검사하는 방법이다.

이때, 상기 검사모재(40)의 전면측으로부터 광을 조사하고, 상기 검사모재(40)의 전면측에 배치된 이미지 센서(200)를 통하여 반사된 빛을 연속적으로 스캔하여 상기 검사모재(40) 상의 범퍼(50)를 센싱함이 바람직하다. 또한, 상기 센싱된 범퍼(50)의 이미지로부터 측정되는 길이는 반드시 삼각법에 의하여 높이로 산출될 필요는 없으며, 상기 빗면길이 그 자체를 그에 맞게 설정된 표준설정치값과 비교하여 불량판정의 유무를 결정할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 구조를 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 검사장치의 구조를 나타내는 측면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 광원과 이미지 센서의 위치관계를 나타낸 예시도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 범퍼, 광원 및 이미지 센서의 경사각과 위치관계를 나타낸 상태도 및 사시도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 이미지센서에 선형빔을 조사하는 광원을 나타낸 정면도 및 평면도.

도 7은 본 발명의 면적촬영장치를 나타낸 정면도.

도 8은 본 발명의 면적촬영장치의 부분 확대도이다.

도 9는 본 발명의 높이검출단계를 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A: 범퍼 검사장치 10: 테이블

20: 제 1이송수단 30: 제 2 이송수단

40: 검사모재 50: 범퍼

100: 위치정렬수단

110: 면적촬영장치 111: 경통

112: 반사경 113: 조명

114: 지지대 115: 본체부

120: 정렬검출부 130: 테이블회전수단

200: 이미지 센서 300: 광원

310: 광원지지대 320: 광원본체

330: LED 340: 광원회전축

400: 범퍼높이검출수단

Claims (10)

1. 인쇄회로기판(PCB)에 돌출되도록 실장되는 다수개의 범퍼가 면상에 돌출 형성된 검사모재가 로딩되는 테이블;

   상기 검사모재의 위치를 정렬하는 위치정렬수단;

   상기 검사모재 상에 빛을 조사하는 광원;

   상기 광원에 의하여 조사된 상기 검사모재를 미소 화소 단위로 이미지 센싱하는 이미지 센서; 및

   상기 이미지 센서에 의하여 센싱된 상기 검사모재상의 범퍼의 돌출높이를 검출하여 범퍼의 불량유무를 판정하는 범퍼높이검출수단을 포함하여 이루어지는 범퍼 검사장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이미지 센서와 상기 검사모재 평면 사이의 각도보다 상기 광원과 상기 검사모재 평면 사이의 각도가 더 작은 것을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이미지 센서 및 상기 광원은 상기 범퍼의 전면측에 함께 배치됨을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 이미지 센서는 상기 검사모재의 횡방향 화소열을 실질적으로 동시에 스캔하는 라인스캔 카메라로 이루어지며, 상기 검사모재의 종방향을 따라서 상기 범퍼 이미지를 연속적으로 스캔하도록 구성됨을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 범퍼높이검출수단은 상기 이미지센서를 통해 센싱된 상기 범퍼 화상의 빗면길이를 삼각 측정법을 통해 파라미터들과의 상관관계로부터 물리적 높이값으로 변환함으로써 상기 범퍼의 높이를 산출함을 특징으로 하는 범퍼높이 검사장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 위치정렬수단은

   상기 검사모재의 소정면적을 촬영하는 면적촬영장치와,

   상기 면적촬영장치에 의하여 촬영된 화상과 위치파라미터 간의 오차를 검출하는 정렬검출부와,

   상기 검출된 오차를 수정하기 위하여 상기 테이블을 미세 회전시키는 테이블회전수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 면적촬영장치는

   길이부가 가변되게 조정되는 경통과,

   상기 경통의 일측으로 구비되며, 상기 검사모재의 위치파라미터를 검측하는 반사경과,

   상기 검사모재에 빛을 조사하는 조명을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 테이블은 하부에 마련되는 제 1 이송수단에 의해 전후로 이동되며, 상기 이미지 센서, 상기 위치정렬수단 및 상기 광원은 상기 테이블의 상측으로 마련되는 제 2 이송수단에 의해 상기 테이블에 직교되는 방향인 좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 이미지 센서에 의하여 촬영되는 상기 검사모재의 부분의 높이를 검출하는 높이검출센서와,

   상기 높이검출센서에 의하여 검출된 높이 차이에 대응하여 상기 이미지 센서의 상하위치를 보정하는 이미지 센서 높이보정수단을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 범퍼 검사장치.
10. 테이블 상에 로딩된 검사모재의 위치를 기설정치와 비교하여 위치를 정렬하 는 단계;

    상기 검사모재의 전면측으로부터 광을 조사하고, 상기 검사모재의 전면측에 배치된 이미지 센서를 통하여 반사된 빛을 연속적으로 스캔하여 상기 검사모재 상의 범퍼를 센싱하는 단계; 및

    상기 센싱된 범퍼의 이미지로부터 측정되는 길이와 표준설정치값을 비교하여 불량판정의 유무를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 검사방법.

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