KR200470103Y1 - 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙공간에 카메라가 배치된 상태로 카메라와 일체로 이동되도록 케이스를 링형상으로 형성함으로써 카메라의 위치에 관계 없이 촬상되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있고, 나아가 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있으며, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 않고, 다양한 형태의 플렉서블 패널의 제작이 가능하여 링형상의 케이스 전면에 전체적으로 부착하는 것이 가능하며, 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치에 관한 것이다.
본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는, 로봇의 한 축 상에 검사대상물을 촬상하는 카메라가 구비된 로봇비젼의 검사영역을 조명하는 로봇비젼용 조명 장치에 있어서, 링형상으로 형성되고 중앙공간에 상기 카메라가 배치되어 상기 카메라와 일체로 이동되는 케이스와; 상기 케이스에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스의 전면에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되는 무기이엘필름과; 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름이 보호되도록 상기 케이스의 전방에 결합되는 커버를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치{LIGHTING DEVICE FOR ROBOT VISION USING ELECTRO LUMINESCENCE}

본 고안은 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙공간에 카메라가 배치된 상태로 카메라와 일체로 이동되도록 케이스를 링형상으로 형성함으로써 카메라의 위치에 관계 없이 촬상되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있고, 나아가 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있으며, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 않고, 다양한 형태의 플렉서블 패널의 제작이 가능하여 링형상의 케이스 전면에 전체적으로 부착하는 것이 가능하며, 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로 기판을 검사할 때 사용되는 로봇비젼은, 예를 들면 표면 실장된 부품들의 부착 유무나 소자들의 위치가 제대로 자리잡고 있는지의 여부를 확인하거나, 이 소자들 중에서 극성을 가진 소자인 경우 극성의 바뀜 유무를 검사하는 역할을 한다. 또한 소자의 납땜 상태나 IC 리드선의 쇼트 상태나 결선 여부를 식별하기도 한다.

이러한 로봇비젼은 도 1 에서 나타낸 바와 같이 로딩되는 인쇄회로 기판(1)을 이송시킬 수 있는 컨베이어(2)와, 상기 기판(1) 위에 조명광을 조사하는 광원(3)과, 반사경(4)을 통해 입사되는 광의 조명하에서 상기 기판(1)의 영상을 촬상시킬 수 있는 카메라(5)와, 상기 카메라(5)를 장착하여 직교 2 축 방향으로 이동시킬 수 있는 로봇(6)과, 상기 로봇(6)의 구동 위치를 제어하는 로봇 제어부(7)와, 상기 카메라(5)로부터 출력되는 화상 데이터를 인식하여 그 인식 결과를 비젼 모니터(9)에 표시할 수 있는 비젼 제어부(8)와, 전체의 검사 작업을 제어하여 운영 모니터(11)에 표시할 수 있는 주 제어부(10)로 구성된다.

이와 같이 구성된 로봇 비젼은 상기 주 제어부(10)에서 검사에 필요한 위치 영역을 미리 티칭하고, 로봇(6)을 지정된 작업 위치로 이동시킬 수 있게 전반적인 작업 지시를 하게 된다. 이 후, 검사가 시작되면, 로봇(6)에 장착된 카메라(5)가 컨베이어(2) 위에 로딩되어 검사 영역(S)으로 이송된 인쇄회로 기판(1)을 세밀하게 촬상한다. 이렇게 촬상된 화상을 비젼 제어부(8)에서 인식하여 그 결과를 주 제어부(10)로 출력하고 모니터(9)를 통하여 디스플레이하게 되는 것이다.

이러한 로봇비젼에 채용되는 종래의 로봇비젼용 조명 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 광원(3)으로써 복수의 일자형 인버터 형광등(3a)(3b)(3c)(3d)을 사용하고, 이들은 검사 영역(S)을 중심으로 사방에 고정 설치되어 검사 작업이 진행될 때 이 영역(S)을 집중 조명할 수 있도록 되어 있다.

그러나, 이렇게 여러 개의 형광등(3a)(3b)(3c)(3d)이 검사 영역(S)의 주위를 에워싸고 고정 설치되므로 로봇(6)이 이동된 검사 위치에 따라 카메라(5)로 촬상된 화상의 조명 균일도가 서로 다르게 나타나게 되어 기판(1)의 상태를 인식하는데 오류를 발생시키는 원인이 되었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 공개특허 제1999-0086295호(공개일자: 1999.12.15)에는 "비젼 검사기의 조명 장치"가 제안된 바 있다.

도 3에는 상기 공개특허 제1999-0086295호에 개시된 종래기술을 도시하였는데, 도면을 살펴보면 종래기술에 따른 로봇비젼용 조명 장치는 로봇(R1, R2)의 한 축(R2) 상에 검사 대상체의 상태를 촬상하도록 장착된 카메라(C)와, 검사 영역(S)을 조명할 수 있는 광원(20')을 포함하되, 상기 광원(20')은 그 중앙공간에 카메라(C)를 위치시켜 에워싸고 있는 형태로 로봇(R1, R2)에 의하여 이동되는 카메라(C)와 함께 이동될 수 있도록 로봇(R1, R2)의 한 축(R2) 상에 장착되는 것을 특징으로 한다.

하지만, 종래기술에 따른 로봇비젼용 조명 장치는 광원으로 형광등을 사용하므로 기판들의 종류에 따라 촬상되는 화상이 서로 다르게 나타나게 되어 인식을 하는데 오류를 발생시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

한편, 최근에는 로봇비젼용 광원으로 종래의 형광등을 대신하여 LED를 이용하는 추세이나, LED의 경우에는 발열이 심하여 방열기구물이 별도로 필요한 단점이 있고, 조명의 산란이 심하여 표면검사시 사물 인식률이 떨어지는 단점이 있으며, 상대적으로 제조 단가가 높은 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 중앙공간에 카메라가 배치된 상태로 카메라와 일체로 이동되도록 케이스를 링형상으로 형성함으로써 카메라의 위치에 관계 없이 촬상되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있고, 나아가 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있으며, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 않고, 다양한 형태의 플렉서블 패널의 제작이 가능하여 링형상의 케이스 전면에 전체적으로 부착하는 것이 가능하며, 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는, 로봇의 한 축 상에 검사대상물을 촬상하는 카메라가 구비된 로봇비젼의 검사영역을 조명하는 로봇비젼용 조명 장치에 있어서, 링형상으로 형성되고 중앙공간에 상기 카메라가 배치되어 상기 카메라와 일체로 이동되는 케이스와; 상기 케이스에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스의 전면에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되는 무기이엘필름과; 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름이 보호되도록 상기 케이스의 전방에 결합되는 커버를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는, 상기 케이스는, 상기 무기이엘필름에서 조사되는 빛이 상기 검사대상물을 향하여 집광되도록 상기 무기이엘필름이 부착되는 전면이 전광후협 형상으로 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는, 상기 커버는, 상기 무기이엘필름으로부터 조사되는 빛이 투과되며 확산되도록 광확산재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는 카메라를 둘러싸는 플랫링의 형태로 광원이 배치되어 카메라의 위치에 관계 없이 촬상되는 검사대상물에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있고, 광원으로 무기이엘필름을 채택함으로써 균일한 평면발광이 가능하여 카메라의 검사대상물에 대한 인식률을 향상시킬 수 있으며, 열이 발생되지 않아 방열을 위한 추가적인 설계가 필요하지 않고, 다양한 형태의 플렉서블 패널의 제작이 가능하여 링형상의 케이스 전면에 전체적으로 부착하는 것이 가능하며, 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 장점이 있다.

도 1은 일반적인 로봇비젼의 구성도
도 2는 종래기술에 따른 로봇비젼용 조명 장치의 평면도
도 3은 다른 종래기술에 따른 로봇비젼용 조명 장치의 평면도
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치의 측단면도
도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치의 측단면도

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 고안에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치의 측단면도이다.

도면을 살펴보면 본 고안의 일실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는 로봇의 한 축 상에 검사대상물(A)을 촬상하는 카메라(C)가 구비된 로봇비젼의 검사영역을 조명하는 로봇비젼용 조명 장치에 관한 것으로 케이스(10)와, 무기이엘필름(20)과, 커버(30)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(10)는 광원인 상기 무기이엘필름(20)을 지지하기 위한 구성으로 중앙에 상기 카메라(C)가 삽입되기 위한 중앙공간(11)이 형성된 링형상으로 형성되고, 평평한 전면(12)에 상기 무기이엘필름(20)이 전체적으로 부착된다.

한편, 상기 케이스(10)는 상기 카메라(C) 또는 로봇의 한 축(미도시) 상에 고정되어 상기 카메라(C)와 일체로 이동되도록 구성됨으로써 상기 카메라(C)의 위치에 관계 없이 상기 무기이엘필름(20)에서 조사되는 빛이 상기 카메라(C)의 촬상 방향을 따라 이동됨으로써 검사대상물(A)에 최적의 조명 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기 무기이엘필름(20)은 검사대상물(A)을 향하여 빛을 조사하는 광원으로서의 역할을 하는 구성으로 상기 케이스(10)에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스(10)의 전면(12)에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되도록 구성되는데, 본 고안은 상기 케이스(10)의 형상과 유기적으로 결합되며 로봇비젼의 광원으로서 상기 무기이엘필름(20)을 채택한 것을 주요한 특징으로 한다.

상기 무기이엘필름(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 투명전극(21), 형광층(22), 유전층(23), 배면전극(24)이 순차적으로 적층되고, 이를 감싸는 보호층(25)으로 이루어지는게 일반적이다.

한편, 상기 무기이엘필름(20)은 빛이 산란되지 않는 균일한 평면발광이 가능하고, 열이 발생하지 않는 냉열광원이며, 1 ㎲의 빠른 응답속도를 갖고, 0.2 mm이하 초박막으로 얇은 두께로 제조하는 것이 가능하며, 소비전력이 약 4W(100*1000 mm, 110V 400Hz~1kHz)로서 저소비전력 및 고효율의 특성을 갖고, 플렉서블하여 다양한 형태의 작업 가능한 유연성을 갖으며, 수명은 8,000 hr ~ 20,000 hr 이상으로 길고, 평균 250 Cd~500 Cd 이상의 휘도로 탁월한 시인성을 갖고, 색상은 흰색, 녹색, 청색 외 20여 색상 및 전체 칼라색의 구현이 가능한 특징을 갖는다.

특히, 상기 무기이엘필름(20)은 백라이트 등의 빛을 따로 마련할 필요가 없이 전압을 인가하는 것만으로 자체 발광하는 소자이기 때문에 LCD보다 저소비전력화, 초박형화, 경량화가 가능한 특징이 있고, 플라스틱이나 필름 등과 같이 유연한 소재 위에도 가공이 가능 하므로 구부릴 수 있는 플렉서블 패널을 제작할 수 있으며, 기둥과 같은 곡면에 붙일 수도 있는 특징이 있어, 본 고안의 일실시예에서와 같이 상기 무기이엘필름(20)은 상기 케이스(10)의 전면(12)에 전체적으로 부착하기 용이한 링형상으로 가공하는 것이 가능한 것이다.

또한, 상기 무기이엘필름(20)은 열이 발생되지 않는 냉열광원으로서 별도의 방열기구물을 필요로 하지 않아 상기 케이스(10)의 전면(12)에 전체적으로 부착하는 것이 가능하게 되는 것이다.

상기 커버(30)는 외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름(20)을 보호하는 구성으로 상기 케이스(10)의 전방에 결합되는데, 본 고안의 일실시예에서는 상기 커버(30)를 상기 무기이엘필름(20)으로부터 조사되는 빛이 투과되며 확산되도록 광확산재질로 구성하였다. 상기 커버(30)를 구성하는 광확산재질로는 실리카, TiO₂, 실리콘 고무, 아크릴계 및 폴리스티렌 수지 등을 예로 들 수 있다.

상기 커버(30)를 통해 빛이 확산됨으로써 확산되지 않은 직선광에 대비하여 검사대상물(A)을 보다 균일하게 조명할 수 있다할 것이다.

이상에서는 본 고안의 일실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치를 살펴보았고, 이하에서는 본 고안의 다른 실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치의 측단면도이다.

도면을 살펴보면 본 고안의 다른 실시예에 따른 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는 본 고안의 일실시예와 마찬가지로 케이스(10)와, 무기이엘필름(20)과, 커버(30)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(10)는 본 고안의 다른 실시예에서는 본 고안의 일실시예에서와는 달리 상기 무기이엘필름(20)이 부착되는 전면(12)이 전광후협 형상으로 테이퍼지게 형성되어 있다.

즉, 상기 케이스(10)의 전면(12)이 테이퍼지게 형성됨으로써 상기 무기이엘필름(20)에서 조사되는 빛이 상기 검사대상물(A)을 향하여 집광됨으로써 상기 검사대상물(A)을 보다 집중적으로 조명할 수 있게되는 것이다.

한편, 상기 무기이엘필름(20) 및 상기 커버(30)에 대한 구성은 본 고안의 일실시예에와 동일하므로 이하 설명은 생략하기로 한다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치는 본 고안을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 고안의 보호범위는 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

A 검사대상물
C 카메라
10 케이스
11 중앙공간
12 전면
20 무기이엘필름
21 투명기판
22 형광층
23 유전층
24 배면전극
25 보호층
30 커버

Claims (3)

1. 로봇의 한 축 상에 검사대상물을 촬상하는 카메라가 구비된 로봇비젼의 검사영역을 조명하는 로봇비젼용 조명 장치에 있어서,
   링형상으로 형성되고 중앙공간에 상기 카메라가 배치되어 상기 카메라와 일체로 이동되는 케이스와;
   상기 케이스에 대응되는 링형상으로 가공되어 상기 케이스의 전면에 전체적으로 부착되며 전기를 공급받아 자체 면발광되는 무기이엘필름과;
   외부의 충격이나 습기로부터 상기 무기이엘필름이 보호되도록 상기 케이스의 전방에 결합되는 커버를; 포함하고,
   상기 케이스는, 상기 무기이엘필름에서 조사되는 빛이 상기 검사대상물을 향하여 집광되도록 상기 무기이엘필름이 부착되는 전면이 전광후협 형상으로 테이퍼지게 형성되며,
   상기 커버는, 상기 무기이엘필름으로부터 조사되는 빛이 투과되며 확산되도록 광확산재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 무기이엘을 이용한 로봇비젼용 조명 장치.
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