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KR20020078596A - Apparatus and method for inspecting parts - Google Patents

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KR20020078596A
KR20020078596A KR1020010018370A KR20010018370A KR20020078596A KR 20020078596 A KR20020078596 A KR 20020078596A KR 1020010018370 A KR1020010018370 A KR 1020010018370A KR 20010018370 A KR20010018370 A KR 20010018370A KR 20020078596 A KR20020078596 A KR 20020078596A
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projection
grating
image
grid
lattice
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KR1020010018370A
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강완순
김상철
이춘원
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삼성테크윈 주식회사
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Publication date
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for examining components are provided to vary a grating pitch according to a measuring range and omit an additional transfer device for changing relative displacement of a projected grating and a reference grating by generating a projected grating and a reference grating by using an LCD. CONSTITUTION: A component examination apparatus includes a lighting portion(31), a projection grating(32a), and a projection lens(33) in order to form a projected grating image on a surface of a measuring component(37). An image formation lens(34) is used for forming the projected grating image on the surface of the measuring component(37). A reference grating(32b) is used for forming a moire pattern from the projected grating image passing the image formation lens(34). The projection grating(32a) is a straight line grating including a permeable region and an impermeable region. The grating is generated by an LCD(32). The moire pattern is focused by a relay lens(35). A camera(36) is used for photographing the focused moire pattern.

Description

부품 검사 장치 및 방법{Apparatus and method for inspecting parts}Apparatus and method for inspecting parts}

본 발명은 부품 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 영사식 모아레(Moire) 방식에 사용되는 격자의 성능이 향상된 부품 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a component inspection apparatus and method, and more particularly, to a component inspection apparatus and method with improved performance of the grating used in the projection moire (Moire) method.

통상적으로 부품을 인쇄 회로 기판에 장착하는 표면 실장기에서는 부품 정렬 장치와 함께, 부품 자체의 이상을 검사하는 부품 검사 장치가 구비된다. 부품 검사 장치는, 예를 들면 광원으로부터 입사되어 부품에 투사되는 광의 특성을 이용하여 부품의 이상 여부를 검사한다.Usually, in the surface mounter which mounts a component to a printed circuit board, with the component aligning apparatus, the component inspection apparatus which inspects the abnormality of a component itself is provided. The component inspection device inspects whether a component is abnormal using, for example, characteristics of light incident from a light source and projected onto the component.

이와 같은 종래의 부품 검사 장치로서, 미국특허 제5,440,391호에 개시된 부품검사장치가 있다. 이 부품 검사 장치는 경사조명에 의하여 리이드의 그림자의 변위를 측정하는 방식으로 리이드를 구비한 반도체 패키지에 대해서만 검사가 가능하고, BGA 반도체 패키지의 볼에 대한 이상 유무는 검사할 수 없다는 단점이 있다.As such a conventional component inspection apparatus, there is a component inspection apparatus disclosed in US Patent No. 5,440,391. This component inspection apparatus is capable of inspecting only a semiconductor package having a lead in a manner of measuring the displacement of the shadow of the lead by inclined illumination, and has a disadvantage in that it is not possible to inspect an abnormality of the ball of the BGA semiconductor package.

그 밖에 종래의 다른 부품 검사 장치로서, 미국특허 제5,628,110호, 제5,177,864호 및, 제5,115,559호에 개시된 부품 검사 장치가 있다. 이 부품 검사 장치는 광삼각법을 이용하여 리이드의 변위를 측정하는 방식으로, 한번의 측정으로 하나의 리이드에 대한 정보만을 얻을 수 있고, 다수 개의 리이드에 대한 정보를 얻을 수 없다. 다수 개의 리이드에 대한 정보를 얻기 위해서는 2차원적으로 스캐닝하여야 하나, 이 또한 시간이 많이 소요되고, 부품의 가장자리에서 광이 산란되어 측정 정밀도가 낮아진다는 단점이 있다.Other conventional component inspection apparatuses include the component inspection apparatus disclosed in US Pat. Nos. 5,628,110, 5,177,864, and 5,115,559. The component inspection apparatus measures the displacement of the lead using the optical triangulation method, and only one lead can be obtained by one measurement, and information about a plurality of leads cannot be obtained. In order to obtain information about a plurality of leads, scanning in two dimensions is required, but this also requires a lot of time, and scatters light at the edge of a component, thereby reducing measurement accuracy.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 모아레 무늬를 이용하여 3차원 형상을측정하는 방식이 사용될 수 있다. 모아레 무늬를 이용하는 방식의 부품 검사 장치는 3차원의 형상의 측정시에 측정 대상 물체의 표면에 격자를 새기게 되는데, 이것은 다시 그림자식과 영사식으로 구분할 수 있다. 즉, 격자를 물체 상에 형성하는 방식은, 물체의 표면에 직접 격자를 새기는 그림자식 모아레 방식과, 조명광에 의해서 투과형 격자의 그림자가 물체의 표면에 비쳐서 마치 격자가 있는 것처럼 보이게 하는 영사식 모아레 방식이 있다.In order to solve these problems, a method of measuring a three-dimensional shape using a moire fringe may be used. The component inspection apparatus using the moire pattern engraves a lattice on the surface of the object to be measured when measuring a three-dimensional shape, which can be divided into a shadow type and a projection type. That is, the method of forming a grid on an object includes a shadow moiré method in which the grid is directly engraved on the surface of the object, and a projection moiré method in which the shadow of the transmissive grid is illuminated on the surface of the object by the illumination light to make it appear as if the grid is present. There is this.

상기의 두 가지 방식 중, 영사식 모아레 방식을 이용하는 통상적인 부품 검사 장치가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.Among the two methods described above, a conventional component inspection apparatus using the projection moiré method is schematically illustrated in FIG. 1.

도면을 참조하면, 부품 검사 장치(100)는, 조명 장치(11)와, 조명 장치(11)로부터의 광으로 투영 격자 영상을 만드는 투영 격자(12a)와, 측정 부품(17)의 표면에 투영 격자의 영상을 투영시키는 투영 렌즈(13)를 구비한다.Referring to the drawings, the component inspection device 100 projects the illumination device 11, the projection grating 12a for making a projection grating image from the light from the illumination device 11, and the surface of the measurement part 17. A projection lens 13 for projecting an image of the grating is provided.

따라서, 조명 장치(11)로부터의 광은 투영 격자(12a)를 거치게 되고, 투영 격자 영상이 형성된다. 형성된 투영 격자 영상은 투영 렌즈(13)를 통해서 측정 부품(17)의 표면에 투영된다. 이 때, 측정 부품(17)의 표면이 변형되어 있으면 변형된 표면의 형상에 따라서 투영 격자 영상이 휘어진 형태로 측정 부품(17)의 표면에 형성될 것이다.Therefore, the light from the illumination device 11 passes through the projection grating 12a, and a projection grating image is formed. The formed projection grid image is projected onto the surface of the measuring component 17 through the projection lens 13. At this time, if the surface of the measuring component 17 is deformed, the projection grid image will be bent on the surface of the measuring component 17 according to the shape of the deformed surface.

이와 같이, 측정 부품(17)의 표면에 형성된 투영 격자 영상은 결상 렌즈(14) 및 기준 격자(12b)를 통해서 모아레 무늬를 형성하게 된다. 즉, 투영 격자 영상은 도시되지 아니한 미러에서 반사되고 결상 렌즈(14)를 거쳐 기준 격자(12b) 상에 결상된다. 따라서, 기준 격자(12b) 상에 결상된 투영 격자 영상에 있어서의 투영 격자 무늬는 기준 격자 무늬와 간섭을 일으켜 모아레 무늬를 형성하게 된다.In this way, the projection grating image formed on the surface of the measurement component 17 forms a moire fringe through the imaging lens 14 and the reference grating 12b. That is, the projection grating image is reflected on a mirror (not shown) and is imaged on the reference grating 12b via the imaging lens 14. Therefore, the projection grid pattern in the projection grid image formed on the reference grid 12b interferes with the reference grid pattern to form a moire pattern.

상기 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b)는 단일의 글라스 상에 형성되거나, 또는 별개의 글라스 상에 형성될 수 있다. 도면에 도시된 예에서는 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b)가 단일의 글라스 상에 형성된 격자 글라스(12)를 도시하고 있다.The projection grating 12a and the reference grating 12b may be formed on a single glass or on separate glass. In the example shown in the figure, the grating glass 12 is shown in which the projection grating 12a and the reference grating 12b are formed on a single glass.

그리고, 형성된 모아레 무늬는 릴레이 렌즈(15)에 의해 초점이 맞추어져서 카메라(16)에 의해 촬상이 된다.Then, the formed moire fringe is focused by the relay lens 15 to be picked up by the camera 16.

한편, 상기 부품 검사 장치(100)로부터 측정 부품(17)의 3차원 정보를 얻기 위한 방식으로 위상 천이법(phase-shifting technique)이 사용될 수 있는데, 이 위상 천이법은 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b) 중 하나의 격자에 있어서, 격자 피치(λ,도 2참조)의 간격보다 작은 크기만큼 이동시켜 가면서 촬상한 후, 촬상된 모아레 무늬들을 해석하는 방식이다.On the other hand, a phase-shifting technique may be used as a method for obtaining three-dimensional information of the measuring component 17 from the component inspection apparatus 100. The phase shifting technique is a projection grating 12a and a reference. In the grating of one of the gratings 12b, the image is taken while moving by a size smaller than the interval of the grating pitch [lambda] (see Fig. 2), and then the captured moire fringes are analyzed.

도 2는 통상적인 위상 천이법에 대한 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a conventional phase shift method.

도면을 참조하면, 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b) 사이의 초기 간격을 L이라고 할 때, 초기 간격으로부터 격자 피치(λ)의 1/4씩 증가시키게 된다. 즉 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b)의 간격이 L, L+λ/4, L+λ/2, L+3λ/4, L +λ이 될 때마다 형성된 모아레 무늬 영상을 촬상하게 된다. 이 때, 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b) 사이의 상대 변위를 위상으로 나타내면 0, π/2, π, 3π/2, 2π이 된다. 이렇게 얻어진 5장의 모아레 무늬 영상의 각 강도분포를 I1, I2, I3, I4, I5라 하면다음 식에 의해 위상 값을 얻을 수가 있다.Referring to the figure, when the initial spacing between the projection grating 12a and the reference grating 12b is L, it is increased by a quarter of the grating pitch λ from the initial spacing. That is, a moiré-patterned image is taken every time the distance between the projection grating 12a and the reference grating 12b becomes L, L + λ / 4, L + λ / 2, L + 3λ / 4, and L + λ. . At this time, when the relative displacement between the projection grating 12a and the reference grating 12b is represented as a phase, it becomes 0, π / 2, π, 3π / 2, and 2π. If the intensity distributions of the five moire pattern images thus obtained are I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , and I 5 , the phase values can be obtained by the following equation.

Φ(x,y)= tan-1(2(I4-I2)/(I1-2I3+3I5))Φ (x, y) = tan -1 (2 (I 4 -I 2 ) / (I 1 -2I 3 + 3I 5 ))

그런데, 위상 천이법은 측정분해능이 우수하고, 모아레 무늬 형태에 영향을 받지 않는다는 장점이 있으나, 근원적 단점인 2π모호성(2π-ambiguity)의 문제를 발생시킨다. 즉, 위 식으로부터 구해지는 초기 위상값은 tan-1의 연산의 특성으로 인해 -π와 +π사이의 위상 값만을 가지게 되는데, 이는 측정 대상 상의 연속한 두 점이 일정한 값 이상의 단차를 가지게 되면, 정확한 측정을 할 수 없게 된다.However, the phase shifting method has an excellent measurement resolution and is not affected by the moire pattern, but causes a problem of 2π-ambiguity, which is a fundamental disadvantage. That is, the initial phase value obtained from the above equation has only the phase value between -π and + π due to the characteristic of the operation of tan -1 . Measurement will not be possible.

게다가, 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b) 사이의 상대 변위를 격자 피치(λ)의 1/4씩 증가시키기 위해서는 하드웨어적인 이송장치가 요구되고, 이러한 이송장치는 고정도로 제어되어야 한다. 또한, 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b)가 별개의 글라스 상에 형성되는 경우에는 투영 격자(12a)와 기준 격자(12b) 사이의 평행도가 정확히 유지되도록 제어되어야 한다.In addition, in order to increase the relative displacement between the projection grating 12a and the reference grating 12b by a quarter of the grating pitch [lambda], a hardware conveying device is required, which must be controlled with high accuracy. In addition, when the projection grating 12a and the reference grating 12b are formed on separate glass, the parallelism between the projection grating 12a and the reference grating 12b must be controlled to be maintained accurately.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투영 격자 및 기준 격자를 LCD를 이용하여 생성함으로써, 격자 피치를 측정 범위에 따라 가변할 수 있고, 투영 격자와 기준 격자의 상대 변위를 변화시키기 위한 별도의 이송장치가 생략될 수 있는 부품 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by generating the projection grid and the reference grid using the LCD, the grid pitch can be varied according to the measurement range, and for changing the relative displacement of the projection grid and the reference grid It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for inspecting parts in which a separate transfer device can be omitted.

도 1에 영사식 모아레 방식을 이용하는 통상적인 부품 검사 장치에 대한 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional component inspection apparatus using the projection moiré method.

도 2는 통상적인 위상 천이법에 대한 개념도.2 is a conceptual diagram of a conventional phase shift method.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부품 검사 장치의 개략적인 사시도.3 is a schematic perspective view of a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 있어서, LCD를 도시한 분해사시도.4 is an exploded perspective view of the LCD of FIG. 3;

도 5a 및 도 5b는 도 3에 있어서, 측정 부품에 따른 격자의 일예를 각각 도시한 평면도.5A and 5B are plan views each showing an example of a grating according to a measurement component in FIG. 3.

도 6a 내지 도 6e는 도 3에 있어서, 투영 격자와 기준 격자 사이의 간격의 변화에 따른 상태를 각각 도시한 평면도.6A to 6E are plan views showing states according to changes in the distance between the projection grid and the reference grid in Fig. 3, respectively.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>

31..조명 장치32a,51a,52a,61a..투영 격자31. Lighting devices 32a, 51a, 52a, 61a.

32b,51b,52b,61b..기준 격자32,51,52,61..LCD32b, 51b, 52b, 61b..Reference grid 32,51,52,61..LCD

33..투영 렌즈34..결상 렌즈33. Projection lens 34. Imaging lens

35..릴레이 렌즈36..카메라35.Relay lens 36.Camera

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부품 검사 장치는, 조명 장치와;Component inspection apparatus according to the present invention for achieving the above object, the lighting device;

상기 조명 장치의 광에 의하여 투영 격자 영상을 형성하는 투영 격자와, 상기 투영 격자 영상에 간섭됨으로써 모아레 무늬 영상을 형성하기 위한 기준 격자를 생성하는 격자생성용 LCD와; 상기 투영 격자 영상을 측정 대상의 표면에 투영함으로써 상기 측정 대상의 표면 투영 격자 무늬 영상을 형성하는 투영 렌즈와;A lattice generation LCD for generating a projection lattice forming a projection lattice image by the light of the illumination device and a reference lattice for forming a moire fringe image by interfering with the projection lattice image; A projection lens for projecting the projection grid image onto a surface of a measurement object to form a surface projection grid pattern image of the measurement object;

상기 측정 대상의 표면으로부터 반사된 상기 투영 격자 무늬 영상을 결상시키는 결상 렌즈; 및 상기 모아레 무늬 영상을 촬상하기 위한 카메라; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.An imaging lens for imaging the projection grid pattern image reflected from the surface of the measurement object; And a camera for capturing the moire fringe image; Characterized in having a.

또한, 본 발명에 따른 부품 검사 방법은, 투영 격자 및 기준 격자의 격자 피치가 소정의 값을 가지도록 LCD상에서 격자를 생성하는 단계; 조명장치의 광을 투영 격자를 통과시켜 투영 격자 영상을 형성하고, 상기 투영 격자 영상을 측정 대상의 표면에 투영하는 단계; 상기 투영 격자 영상을 기준 격자에 결상시킴으로써, 모아레 무늬 영상을 형성하는 단계; 및 상기 투영 격자와 기준 격자 사이의 상대 변위를 격자 피치의 1/4만큼 증가 시켜 가면서 상기 단계들을 반복적으로 수행하여 5장의 모아레 무늬 영상을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the component inspection method according to the present invention comprises the steps of generating a grating on the LCD such that the grating pitch of the projection grating and the reference grating has a predetermined value; Passing light of an illumination device through a projection grid to form a projection grid image, and projecting the projection grid image onto a surface of a measurement object; Forming a moiré pattern image by forming the projection grid image on a reference grid; And repeatedly performing the steps while increasing the relative displacement between the projection grid and the reference grid by a quarter of the grid pitch to form five moire fringe images. Characterized in that it comprises a.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3에 도시된 것은 본 발명의 일실시예에 따른 부품 검사 장치를 나타낸 것이다.3 shows a component inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 부품 검사 장치(300)는, 측정 부품(37)의 표면에 투영 격자 영상을 형성하기 위하여, 조명 장치(31)와, 상기 조명 장치(31)로부터의 광으로 투영 격자 영상을 만들기 위한 투영 격자(32a)와, 측정 부품(37)의 표면에 투영 격자 영상을 투영시키는 투영 렌즈(33)를 구비한다.Referring to the drawings, the component inspection device 300 performs a projection grid image with the illumination device 31 and the light from the illumination device 31 in order to form a projection grid image on the surface of the measurement component 37. The projection grating 32a for making, and the projection lens 33 which project a projection grating image on the surface of the measuring component 37 are provided.

또한, 측정 부품(37)의 표면에 형성된 투영 격자 영상을 결상시키기 위한 결상 렌즈(34)와, 상기 결상 렌즈(34)를 통과한 투영 격자 영상으로부터 모아레 무늬를 형성시키기 위한 기준 격자(32b)를 구비한다.In addition, an imaging lens 34 for forming a projection grid image formed on the surface of the measuring component 37 and a reference grid 32b for forming a moire pattern from the projection grid image passing through the imaging lens 34 are formed. Equipped.

상기 투영 격자(32a)는 직선 격자로서, 광이 투과될 수 있는 투과 영역과 광이 투과될 수 없는 불투과 영역으로 구분되어 있으며, 투과 영역 및 불투과 영역은 등간격으로 배치가 되어 있어, 소정의 격자 피치를 가지게 된다. 이러한 영역의 구분은 기준 격자(32b)에 대해서도 마찬가지다.The projection grating 32a is a straight grating, and is divided into a transmission region through which light can be transmitted and an opaque region through which light cannot be transmitted, and the transmission region and the opaque region are arranged at equal intervals. It has a grid pitch of. This division of regions is the same for the reference grid 32b.

그리고, 상기 투영 격자(32a) 및 기준 격자(32b)에 있어서, 격자 생성은 LCD(32)에 의한 것이 바람직하다. 여기서, LCD란 분자의 배열이 규칙적인데도 액체처럼 유동적인 것이 물질인 액정을 이용한 디스플레이이다.In the projection grating 32a and the reference grating 32b, the grating generation is preferably performed by the LCD 32. Here, the LCD is a display using a liquid crystal that is a substance that is fluid like a liquid even though the arrangement of molecules is regular.

즉, 액정은 보통은 비틀린 상태로 배열되어 있으며, 편광이 그 속을 통과하면 비틀리게 된다. 이러한 액정 속에 약한 전류를 흐르게 하면 비틀어져 있던 분자가 한 방향으로 질서있게 정렬하므로 편광이 비틀어지지 않게 된다. 액정에 전류를 흐르게 하는 것은 액정의 전후에 있는 두 개의 투명한 전극에 의하여 행해질 수 있다. 이와 같은 현상을 이용하면, LCD상에 격자를 생성시킬 수가 있어, 기존의 론치 룰러(Ronchi Ruler)나 리소그래피(Lithography)에 의하여 격자를 제조하여 이용하는 경우처럼 격자의 교체가 필요없게 된다. 상기 LCD(32)에 대한 보다 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.That is, the liquid crystals are usually arranged in a twisted state, and are twisted when polarized light passes through them. When a weak current flows in such a liquid crystal, the twisted molecules are arranged in one direction in order to prevent the polarization from twisting. The flow of current through the liquid crystal can be done by two transparent electrodes before and after the liquid crystal. By using such a phenomenon, the lattice can be generated on the LCD, so that the lattice replacement is not required as in the case of manufacturing and using the lattice by conventional Ronchi Ruler or lithography. A more detailed description of the LCD 32 will be described later with reference to FIG. 4.

한편, 상기 조명 장치(31)로부터의 광은 전방에 설치된 상기 LCD(32)상에 형성된 투영 격자(32a)를 통과하게 되고, 투영 격자 영상이 형성된다. 형성된 투영 격자 영상은 투영 렌즈(33)와, 미러(38)를 순차적으로 거쳐 측정 부품(37)의 표면에 투영된다. 이때, 측정 부품(37)의 표면이 변형되어 있으면 변형된 표면의 형상에 따라서 투영 격자 영상이 휘어진 형태로 측정 부품(37)의 표면에 형성될 것이다.On the other hand, the light from the illumination device 31 passes through the projection grating 32a formed on the LCD 32 provided in front, and a projection grating image is formed. The formed projection grid image is projected onto the surface of the measurement component 37 via the projection lens 33 and the mirror 38 in sequence. At this time, if the surface of the measuring component 37 is deformed, the projection grid image will be bent on the surface of the measuring component 37 according to the shape of the deformed surface.

그리고, 측정 부품(37)의 표면에 형성된 투영 격자 영상은 결상 렌즈(34)를 거쳐 기준 격자(32b) 상에 결상되고, 결상된 투영 격자 영상에 있어서의 투영 격자 무늬는 기준 격자 무늬와 겹쳐져 간섭을 일으키게 되어 모아레 무늬를 형성하게 된다. 위와 같이 형성된 모아레 무늬는 릴레이 렌즈(35)에 의해 초점이 맞추어져서 카메라(36)에 의해 촬상된다.Then, the projection grid image formed on the surface of the measurement component 37 is formed on the reference grid 32b via the imaging lens 34, and the projection grid pattern in the formed projection grid image overlaps with the reference grid pattern to interfere with the image. Will cause moiré pattern. The moire fringe formed as described above is focused by the relay lens 35 to be captured by the camera 36.

상기 부품 검사 장치(300)로부터 측정 부품(37)의 3차원 정보를 얻기 위하여, 위상 천이법이 사용된다. 즉, 위상 천이법으로 상기 부품 검사 장치(300)로부터 여러 장의 모아레 무늬 영상이 촬상되고, 촬상된 모아레 무늬 영상들은 도시되지 아니한 신호 처리부를 통하여 3차원 영상으로 재구성된다. 따라서, 이렇게 재구성된 3차원 영상을 통해서 측정 부품(37)의 이상 여부를 검사할 수 있게 된다.In order to obtain three-dimensional information of the measurement component 37 from the component inspection apparatus 300, a phase shift method is used. That is, a plurality of moire fringe images are captured from the component inspection apparatus 300 by the phase shift method, and the captured moire fringe images are reconstructed into three-dimensional images through a signal processor (not shown). Therefore, it is possible to inspect whether the measurement component 37 is abnormal through the reconstructed three-dimensional image.

도 4에는 도 3의 LCD에 대한 분리사시도가 도시되어 있다.4 is an exploded perspective view of the LCD of FIG. 3.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LCD(32)는, 전면 투명 기판(41) 및 배면 투명 기판(42)이 마련되고, 그 사이에 액정층(43)이 형성된다.상기 전면 투명 기판(41) 및 배면 투명 기판(42)은 유리 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 복굴절성이 없는 것이 바람직하다.Referring to the drawings, the LCD 32 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a front transparent substrate 41 and a rear transparent substrate 42, and a liquid crystal layer 43 is formed therebetween. The transparent substrate 41 and the back transparent substrate 42 may be made of glass or plastic, and preferably have no birefringence.

상기 전면 투명 기판(41)과 배면 투명 기판(42)에는 각각 상부전극(44)과 하부전극(45)이 형성되어, 상기 액정층(43)의 전후에 위치된다. 상기 상부전극(43)은 전면 투명 기판(41)에 격자(44a) 형태로 배열되어 형성되고, 상기 하부전극(45)은 배면 투명 기판(42)에 평면 형태로 형성된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상부전극이 평면 형태로 형성되고, 하부전극이 격자 형태로 배열되어 형성되는 것도 가능하다.An upper electrode 44 and a lower electrode 45 are formed on the front transparent substrate 41 and the rear transparent substrate 42, respectively, and are positioned before and after the liquid crystal layer 43. The upper electrode 43 is formed on the front transparent substrate 41 in the form of a lattice 44a, and the lower electrode 45 is formed on the rear transparent substrate 42 in a planar shape. However, the present invention is not limited thereto, and the upper electrodes may be formed in a planar shape, and the lower electrodes may be formed in a lattice form.

그리고, 상기 상부전극(44) 및 하부전극(45)은 ITO 투명전극인 것이 바람직하며, 상기 상부전극(44)의 격자(44a) 간격 또한 다양한 격자 피치를 가질 수 있도록 조밀하게 형성되는 것이 바람직할 것이다.In addition, the upper electrode 44 and the lower electrode 45 are preferably ITO transparent electrodes, and the gap between the lattice 44a of the upper electrode 44 may also be densely formed to have various lattice pitches. will be.

상기 상부전극(44)과 하부전극(45)들에 가해지는 전류는 미도시된 제어장치로부터 제어된다. 그리고, 상기 상부전극(44)의 격자(44a)에 있어서, 각 격자(44a)에는 독립적으로 전류가 흐르게 된다.The current applied to the upper electrode 44 and the lower electrode 45 is controlled from a control device not shown. In the grating 44a of the upper electrode 44, current flows independently of each grating 44a.

상기 구성을 가지는 LCD(32)의 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the LCD 32 having the above configuration will be described below.

상기 하부전극(45)에 전류를 가한 상태에서, 상부전극(44)의 격자(44a)들 중 선택적으로 전류를 가하게 되면, 전류가 가해진 격자(44a)는 상기 격자(44a)와 접한 액정의 분자를 질서있게 정렬시킴으로써, 빛이 액정층(43)을 투과되지 못하게 한다. 한편, 전류가 가해지지 않은 격자(44a)와 접한 액정층(43)으로는 빛이 투과된다. 따라서, 액정층(43)은 광 투과 영역과 불투과 영역으로 나뉘어지게 된다.When a current is applied to the lower electrode 45 selectively, among the lattice 44a of the upper electrode 44, the applied lattice 44a is a molecule of liquid crystal in contact with the lattice 44a. By orderly ordering, the light is not transmitted through the liquid crystal layer 43. On the other hand, light is transmitted through the liquid crystal layer 43 in contact with the grating 44a to which no current is applied. Therefore, the liquid crystal layer 43 is divided into a light transmitting region and an opaque region.

상기와 같이, LCD(32) 상에 전술한 투영 격자(32a) 및 기준 격자(32b)를 생성할 수 있게 된다. 게다가, 상부전극(44)의 격자(44a)에 선택적으로 전류를 가함으로써, LCD(32) 상에 투영 격자(32a) 및 기준 격자(32b)가 소정의 격자 피치를 가질 수 있게 되며, 투영 격자(32a)와 기준 격자(32b) 사이의 상대 변위도 조정가능해진다.As described above, the above-described projection grating 32a and reference grating 32b can be generated on the LCD 32. In addition, by selectively applying a current to the grating 44a of the upper electrode 44, the projection grating 32a and the reference grating 32b on the LCD 32 can have a predetermined grating pitch, and the projection grating The relative displacement between 32a and reference grating 32b is also adjustable.

도 5a는 리이드 프레임 타입의 부품(53)에 대한 격자들(51a,51b)의 일예를 나타내고, 도 5b는 BGA 타입의 부품(54)에 대한 격자들(52a,52b)의 일예를 나타내고 있다. 그리고, 도 5a 및 도 5b에 각각 도시된 투영 격자(51a,52a) 및 기준 격자(51b,52b)는 LCD(51,52) 상에 생성되어 있다.5A shows an example of the gratings 51a and 51b for the lead frame type component 53 and FIG. 5B shows an example of the gratings 52a and 52b for the BGA type component 54. The projection gratings 51a and 52a and the reference gratings 51b and 52b shown in Figs. 5A and 5B, respectively, are generated on the LCDs 51 and 52, respectively.

도면에 도시된 것과 같이, 측정하고자 하는 대상이 각각 리이드(55)와 볼(56)이고, 리이드(55)가 볼(56)보다 크기가 작다면, 도 5a의 격자 피치(λ1)가 도 5b의 격자 피치(λ2)보다 작게 생성됨이 바람직할 것이다.As shown in the figure, if the object to be measured is the lead 55 and the ball 56, respectively, and the lead 55 is smaller than the ball 56, the lattice pitch λ 1 of FIG. It would be desirable to produce smaller than the lattice pitch λ 2 of 5b.

만일 예를 들어, 도 5b의 격자들(52a,52b)을 도 5a의 부품(53)에 적용한다면, 격자 피치(λ2)가 리이드(55)에 대하여 측정하고자 하는 범위보다 크게 되어, 전술한 2π모호성의 문제가 발생될 수 있을 것이다.For example, if the gratings 52a and 52b of FIG. 5B are applied to the component 53 of FIG. 5A, the grating pitch λ 2 is larger than the range to be measured with respect to the lead 55, as described above. The problem of 2π ambiguity may arise.

또한, 도 5a의 격자들(51a,51b)을 도 5b의 부품(54)에 적용한다면, 2π모호성의 문제가 발생되지 않고, 보다 정밀하게 측정을 할 수 있으나, 그와 같이 정밀하게 측정될 필요성이 없다면, 상기 도 5a의 격자들(51a,51b)을 적용하는 것은 적합하지가 않고 비효율적인 것이다.In addition, if the gratings 51a and 51b of FIG. 5A are applied to the component 54 of FIG. 5B, the problem of 2π ambiguity does not occur and measurement can be made more precisely, but it is necessary to be measured precisely as such. Without this, applying the gratings 51a and 51b of FIG. 5A is not suitable and inefficient.

이와 같이, 격자 피치(λ12)는 측정하고자 하는 측정범위와 측정목적에 따라 적절하게 가변되어 사용되는 바람직할 것이다.As such, the grating pitches λ 1 and λ 2 may be appropriately changed and used according to the measurement range and measurement purpose to be measured.

한편, 측정 부품(53,54)의 종류에 따라 격자 피치(λ12)를 가변시키는 것 이외에, 동일한 부품일 경우에도 측정하고자 하는 정밀도에 따라 격자 피치를 가변시키는 것도 가능할 것이다.On the other hand, in addition to varying the lattice pitches λ 1 and λ 2 according to the types of the measurement components 53 and 54, the lattice pitch may also be varied according to the accuracy to be measured even in the same component.

도 6a 내지 도 6e는 도 3에 있어서, 투영 격자와 기준 격자 사이의 간격의 변화에 따른 상태를 각각 나타낸 것이다.6A to 6E are diagrams illustrating states according to changes in the distance between the projection grid and the reference grid in FIG. 3, respectively.

도 6a 내지 6e를 참조하면, 투영 격자(61a) 및 기준 격자(61b)는 도 6a 및 6b에서와 마찬가지로 LCD(61)를 이용하여 생성이 되며, 단일의 LCD(61) 상에 생성이 되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 투영 격자(61a)와 기준 격자(61b)는 별개로 마련된 LCD 상에 각각 생성이 되는 것도 가능하다.6A to 6E, the projection grating 61a and the reference grating 61b are generated using the LCD 61 as in FIGS. 6A and 6B, and are generated on the single LCD 61. FIG. . However, the present invention is not limited thereto, and the projection grating 61a and the reference grating 61b may be generated on LCDs provided separately.

도 6a에 있어서, 투영 격자(61a)와 기준 격자(61b) 사이의 간격을 L이라 하고, 격자 피치를 λ라 할 때, 도 6b에 있어서, 투영 격자(61a)와 기준 격자(61b) 사이의 간격은 L + λ/4 λ 가 되고 λ/4 만큼 상대 변위가 증가하게 된다. 마찬가지로, 도 6c에서는 상대 변위가 λ/2, 도 6d에서는 상대 변위가 3λ/4, 도 6e에서는 상대 변위가 λ만큼 증가하게 된다.In FIG. 6A, when the distance between the projection grating 61a and the reference grating 61b is L and the grating pitch is λ, in FIG. 6B, between the projection grating 61a and the reference grating 61b. The interval becomes L + λ / 4 λ and the relative displacement increases by λ / 4. Similarly, in Fig. 6C, the relative displacement is λ / 2, in Fig. 6D the relative displacement is 3λ / 4, and in Fig. 6E the relative displacement is increased by λ.

투영 격자(61a)와 기준 격자(61b) 사이의 상대 변위의 조정은 전술한 바와 같이, LCD(61)에 가해지는 전류를 제어함으로써 가능해지게 된다.The adjustment of the relative displacement between the projection grating 61a and the reference grating 61b is made possible by controlling the current applied to the LCD 61 as described above.

따라서, 종래에 격자 간의 상대 변위를 변화시키기 위하여 별도의 물리적인이송장치가 필요가 없게 되고, 상기 이송장치를 고정도로 제어할 필요도 없게 된다. 또한, 투영 격자(61a)와 기준 격자(61b) 간의 평행도를 정확하게 제어할 수 있게 된다.Thus, there is no need for a separate physical transfer device in order to change the relative displacement between gratings conventionally, and there is no need to control the transfer device with high accuracy. In addition, the parallelism between the projection grating 61a and the reference grating 61b can be accurately controlled.

상기의 구성을 가진 부품 검사 장치(300)의 작동을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the component inspection apparatus 300 having the above configuration will be described with reference to FIG. 3 as follows.

먼저 LCD(32) 상에 측정하고자 하는 측정 범위에 맞게 격자 피치를 가지도록 투영 격자(32a) 및 기준 격자(32b)를 생성시킨다.First, the projection grating 32a and the reference grating 32b are generated to have a grating pitch in accordance with the measurement range to be measured on the LCD 32.

조명장치(31)로부터의 광을 투영 격자(32a)를 통과시켜 투영 격자 영상을 형성하고, 형성된 투영 격자 영상을 투영 렌즈(33)와 미러(38)를 통하여 측정 부품(37)의 하단에 투영한다. 이를 다시 결상 렌즈(34)를 통하여 기준 격자(32b) 상에 결상시켜 모아레 무늬 영상을 얻는다. 이렇게 얻어진 모아레 무늬 영상을 릴레이 렌즈(35)를 통과시켜 초점을 맞추고, 카메라(36)로 촬상한다.The light from the illumination device 31 is passed through the projection grid 32a to form a projection grid image, and the formed projection grid image is projected onto the lower end of the measurement component 37 through the projection lens 33 and the mirror 38. do. This is formed again on the reference grid 32b through the imaging lens 34 to obtain a moire fringe image. The moire-patterned image thus obtained is focused by passing through the relay lens 35, and is captured by the camera 36.

그리고, LCD(32) 상의 투영 격자(32a)와 기준 격자(32b) 사이의 상대 변위가 격자 피치의 1/4 이 되도록 투영 격자(32a) 및 기준 격자(32b)를 생성시킨 후, 상기와 같은 동일한 과정을 거쳐 모아레 무늬 영상을 얻고 카메라(36)로 촬상한다.Then, after generating the projection grid 32a and the reference grid 32b such that the relative displacement between the projection grid 32a and the reference grid 32b on the LCD 32 is 1/4 of the grid pitch, Through the same process, a moire patterned image is obtained and captured by a camera 36.

상기 과정을 반복하여 LCD(32) 상의 투영 격자(32a)와 기준 격자(32b) 사이의 상대 변위가 격자 피치의 값이 될 때까지 격자 피치의 1/4만큼 증가시켜가면서, 5장의 모아레 무늬 영상을 얻고 각각에 대하여 카메라(36)로 촬상한다.The above process is repeated to increase the moiré pattern image of five sheets, increasing by a quarter of the grid pitch until the relative displacement between the projection grid 32a and the reference grid 32b on the LCD 32 becomes the value of the grid pitch. Are taken and the cameras 36 are photographed for each.

이와 같이 촬상하여 얻어진 모아레 무늬 영상들은 신호 처리부에 의하여, 각 지점에서의 변위를 구할 수 있다.The moire fringe images obtained by capturing in this way can be obtained by the signal processing unit to obtain displacements at each point.

즉, 모아레 무늬 영상들의 강도 분포를 각각 I1, I2, I3, I4, I5라 할 때, 전술한 수학식 1로부터 위상 값을 구할 수 있다. 수학식 1로부터 구해진 위상 값 Φ(x,y) 은 아래 수학식 2에 다시 대입되어, 각 지점에서의 변위 h(x,y)를 구할 수 있다.That is, when the intensity distributions of the moire fringe images are I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , and I 5 , respectively, a phase value may be obtained from Equation 1 described above. The phase value? (X, y) obtained from Equation 1 can be substituted into Equation 2 below to obtain the displacement h (x, y) at each point.

h(x,y) = λeq·Φ(x,y)/2πh (x, y) = λ eq · Φ (x, y) / 2π

여기에서, λeq는 등가 파장으로서, 다음 수학식 3에 의하여 구해질 수 있다.Here, λ eq is an equivalent wavelength and can be obtained by the following equation.

λeq= ℓ2·g/fㆍdλ eq = ℓ 2 g / f

상기 식에 있어서, ℓ은 결상 렌즈(34)의 작동 거리, g는 격자 피치, f는 결상 렌즈(34)의 초점 거리, d는 결상 렌즈(34)와 투영 렌즈(33)의 광 축 사이의 거리를 표시한다.Where l is the operating distance of the imaging lens 34, g is the grating pitch, f is the focal length of the imaging lens 34, d is between the optical axis of the imaging lens 34 and the projection lens 33 Mark the distance.

상기 과정을 거쳐 구해진 각 지점에서의 변위 h(x,y)는 측정 대상에 대한 3차원 정보를 제공한다. 따라서, 이러한 3차원 정보는 부품의 위치, 리이드 또는 볼에 관련된 것으로서, 이를 통해서 부품의 위치, 리이드 들뜸의 측정 및, 볼의 검사를 수행할 수가 있게 된다.The displacement h (x, y) at each point obtained through the above process provides three-dimensional information about the measurement object. Therefore, such three-dimensional information relates to the position of the part, the lead or the ball, through which the position of the part, the measurement of the lead lift, and the inspection of the ball can be performed.

상술한 바와 같이, 투영 격자 및 기준 격자를 LCD를 이용하여 생성함으로써, 격자 피치를 측정하고자 하는 측정범위에 맞게 가변시킬 수 있어, 2π모호성 문제를 해결할 수 있으며, 투영 격자와 기준 격자의 상대 변위를 변화시키기 위한 별도의 이송장치가 생략될 수 있다. 또한, 투영 격자와 기준 격자 사이의 평행도를 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, by generating the projection grid and the reference grid using the LCD, the grid pitch can be varied according to the measurement range to be measured, thereby solving the 2π ambiguity problem, and the relative displacement of the projection grid and the reference grid A separate transfer device for changing can be omitted. In addition, there is an effect that can accurately control the parallelism between the projection grid and the reference grid.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Could be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (4)

조명 장치와;Lighting devices; 상기 조명 장치의 광에 의하여 투영 격자 영상을 형성하는 투영 격자와, 상기 투영 격자 영상에 간섭됨으로써 모아레 무늬 영상을 형성하기 위한 기준 격자를 생성하는 격자생성용 LCD와;A lattice generation LCD for generating a projection lattice forming a projection lattice image by the light of the illumination device and a reference lattice for forming a moire fringe image by interfering with the projection lattice image; 상기 투영 격자 영상을 측정 부품의 표면에 투영함으로써 상기 측정 대상의 표면 투영 격자 무늬 영상을 형성하는 투영 렌즈와;A projection lens for projecting the projection grid image onto a surface of a measurement component to form a surface projection grid pattern image of the measurement object; 상기 측정 부품의 표면으로부터 반사된 상기 투영 격자 무늬 영상을 결상시키는 결상 렌즈; 및An imaging lens for imaging the projection grid pattern image reflected from the surface of the measurement component; And 상기 모아레 무늬 영상을 촬상하기 위한 카메라; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 검사 장치.A camera for photographing the moire fringe image; Component inspection apparatus comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 격자생성용 LCD는, 상호 대향되도록 배치되는 전면 투명 기판 및 배면 투명 기판과, 상기 전면 투명 기판과 배면 투명 기판의 내표면의 각각에 격자 및 평면 형태로 형성되는 ITO 투명전극들과, 상기 전면 투명 기판과 배면 투명 기판 사이에 개재되는 액정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 검사 장치.The lattice generation LCD includes a front transparent substrate and a rear transparent substrate disposed to face each other, ITO transparent electrodes formed in lattice and planar shapes on respective inner surfaces of the front transparent substrate and the rear transparent substrate, and the front surface. And a liquid crystal layer interposed between the transparent substrate and the back transparent substrate. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 투영 격자 및 기준 격자의 격자 피치는, 상기 격자 형태의 ITO 투명전극에 대한 전류의 인가 상태를 변화시킴으로써, 조정가능하게 되는 것을 특징으로 하는 부품 검사 장치.The lattice pitch of the projection lattice and the reference lattice is adjustable by changing the application state of the current to the ITO transparent electrode in the lattice form. 투영 격자 및 기준 격자의 격자 피치가 소정의 값을 가지도록 LCD상에서 격자를 생성하는 단계;Generating a grating on the LCD such that the grating pitch of the projection grating and the reference grating has a predetermined value; 조명장치의 광을 투영 격자를 통과시켜 투영 격자 영상을 형성하고, 상기 투영 격자 영상을 측정 부품의 표면에 투영하는 단계;Passing light of an illumination device through a projection grid to form a projection grid image, and projecting the projection grid image onto a surface of a measurement component; 상기 투영 격자 영상을 기준 격자에 결상시킴으로써, 모아레 무늬 영상을 형성하는 단계; 및Forming a moiré pattern image by forming the projection grid image on a reference grid; And 상기 투영 격자와 기준 격자 사이의 상대 변위를 격자 피치의 1/4만큼 증가 시켜 가면서 상기 단계들을 반복적으로 수행하여 5장의 모아레 무늬 영상을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 검사 방법.Repeatedly performing the above steps while increasing the relative displacement between the projection grid and the reference grid by a quarter of the grid pitch to form five moire fringe images; Component inspection method comprising a.
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