KR20220154474A - 3d 이미지 결함 측정 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 패턴으로부터 3차원 이미지를 형성하여, 3차원 이미지로부터 PI(Polyimide) 필름의 훼손된 부분을 측정하기 위한 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 주사부;와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지를 획득하는 3차원이미지획득부;와 상기 3차원이미지획득부로부터 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하는 전처리부; 및 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(detection)의 특징을 추출하는 결함도출부;를 포함한다.
Description
본 발명은 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 패턴으로부터 3차원 이미지를 형성하여, 3차원 이미지로부터 PI(Polyimide) 필름의 훼손된 부분을 측정하기 위한 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
제품 표면 결함 검사에 흔히 쓰이는 머신비전 기술은, 사람이 눈을 통해 인지하고 판단하는 기능을 광학계, 소프트웨어 및 하드웨어를 포괄하는 통합 시스템을 통해 구현하기 때문에 높은 기술력과 전문성이 있어야 하는 분야이다. 최근 고속 및 자동화 기술과 사물인터넷, 인공지능 기술과 융합하여 생산 자동화 및 스마트 공장 실현에 이바지하고 있을 뿐만 아니라, 주요 검사 대상인 전자 부품 및 소재가 점차 소형화와 박막화됨에 따라서 검사 기술에 대한 요구 또한 높아지고 있다. 그중 하나가 이물 또는 결함, nm급의 미세한 결함을 검출하기 위해 기존 2차원 이미지 대신 3차원 이미지를 획득하여 검사를 진행하는 기술이 발전되고 있다.
한편, 금속을 대체하거나 전기·전자 분야와 같은 공업적 요소에 적용할 수 있는 플라스틱을 엔지니어링 플라스틱이라고 하는데, PI(폴리이미드)는 엔지니어링 플라스틱 중에서도 그 특성이 더욱 우수한 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류되어, 최근 Flexible 디스플레이 기술 추세가, 리지드 OLED에서 접이식 OLED로 전환되면서 커버 윈도우(CPI), TET기판(PI), Base Film(PI), FPCB 등에 탑재되고 있으며, 그 수량이 급격히 늘어날 것으로 예상한다. 얇은 두께의 연성(Flexible)이라는 소재 특성상 PI 필름 제조는 R2R(Roll to Roll) 공정을 기본으로 한다. 칩 형태의 소재를 압출하고 이를 가로세로 길이로 늘여가는 공정이기 때문에 Roller를 축으로 Winding과 Unwinding을 수없이 거치며 마찰이 발생하고, 이로 인해 필름 표면에 다양한 형상의 불량이 생기는 구조이다. 따라서 대부분의 PI 필름은 머신비전 기술을 이용한 검사 장비, 현미경을 통해 검사를 진행하고 있다.
최근, 해당 과정에서 품질관리를 위해 정확한 3차원 측정과 자동화는 중요하여 3차원 측정방법에 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다. 3차원 측정방법 중 간섭방법은 정밀도 및 신뢰도에서 매우 탁월하나, 측정 면적이 작고 외부 환경에 영향을 많이 받아 생산 현장에 적용하기는 적당하지 않다. 문양 빔을 이용하여 3차원 측정을 하는 경우는, 삼각 측정법 및 간섭방법 중의 하나인 모아레 방법을 많이 활용하고 있다. 문양을 물체에 조사하고 조사된 문양의 변형 정도를 측정하여 3차원을 측정하는 방식이다. 그러므로 시료 표면이 산란이 잘 일어나거나 불투명해야 한다. 따라서 시료 표면이 거울같이 매끈하여 산란이 거의 없는 물체, 유리 혹은 금속에 대한 3차원 측정 요구가 많아지고 있다. 이에 시료 표면에 문양을 형성하지 않고, 반사된 문양의 변형을 측정하는 위상 측정 편향법(PMD: Phase Measuring deflectometry or fringe reflection method)이 제안되고 활발히 연구되고 있다.
편향법의 기본 원리는 시료에서 반사된 문양은 시료 표면의 모양에 영향을 받으며, 변형된 문양을 분석하여 시료의 3차원 형상을 역으로 구하는 방식이다. 이러한 편향법은 실험기구가 기준 문양을 만들어 주는 모니터와 변형된 문양을 저장할 수 있는 카메라만으로 구성되어 측정 장치가 매우 간단하고, 넓은 면적을 측정할 수 있어 외부 환경에 영향을 거의 받지 않아 생산 현장에 적용할 수 있는 특징이 있다.
다만, 이와 같은 3차원 측정법을 활용하여 PI(폴리이미드) 필름 표면에 반사된 문양 얻은 3차원 영상에는 다양한 잡신호가 포함되어 있다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 패턴으로부터 3차원 이미지를 형성하여, 획득한 3차원 이미지로부터 노이즈를 제거하고, 정밀도를 향상시켜 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함이 있는 부분을 정확하게 찾아내는 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 모니터를 통해 PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 주사부;와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지를 획득하는 3차원이미지획득부;와 상기 3차원이미지획득부로부터 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하는 전처리부; 및 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(detection)의 특징을 추출하는 결함도출부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 주사부는, 높이(z축) 측정 범위를 10mm 이상 확보하는 초점심도를 가지는 구성이며, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면에 상기 특정의 패턴을 연속적으로 주사한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 특정의 패턴은, 상기 가로줄 m개의 패턴, 세로줄 n개의 패턴이 한 세트(Set)로 구성되며, 패턴 폭이 긴 저주파 패턴 및 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴의 조합을 사용한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 3차원이미지획득부는, 상기 주사부로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴으로부터, [수학식1] 
, [수학식2] h(x,y)=
scale_factor (여기서, 
은 위상 계산식, h(x,y)는 높이 계산식) [수학식1]과 [수학식2]로 각각 위상 계산식과 높이 계산식을 이용해 3차원 형상을 획득한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 전처리부는, 상기 3차원이미지획득부로부터 연속적으로 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 3차원 이미지들을, 각 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 3차원 이미지마다 사인파(A*sin(aT+δ))의 반복 형태로 변형하는 신호처리부; 와 상기 사인파의 주기(a)와 각도(δ)는, 각 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 3차원 이미지마다 서로 상이하도록 조절하는 신호조절부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 신호조절부는, 상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 각도(δ) 값을 조절해 상기 3차원 이미지의 밝기를 조절하며, 상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 주기(a) 값을 조절해 상기 3차원 이미지의 노이즈를 제거하거나 혹은 측정정밀도를 조절한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 결함도출부는, 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 3차원 이미지를 KxK 픽셀 크기 영역으로 나누어, 상기 이미지 결함 검출을 위한 마스크 검사 테스킹을 시행하며, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 3차원 이미지들의 전 영역을 검사를 진행하도록, 상기 마스크의 위치를 이동하여 상기 마스크 검사를 반복적으로 진행하며, 상기 마스크는, 상기 마스크 전체 크기의 1/2 크기의 중앙부에 해당하는 지점에 위치하는 검출면;과 상기 마스크에서 상기 검출면의 영역을 제외한 나머지 영역에 위치하는 기준면;을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 결함도출부는, 상기 검출면과 상기 기준면과의 높이차가 발생하는 영역을 결함으로 판단하며, 상기 기준면의 높이는, [수학식3] 
(여기서, 
은 기준면 높이) 로 계산되며, 상기 기준면 높이 대비 높낮(높이 차)이가 발생하는 지점에서, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(detection) 이미지를 추출한다.
본 발명의 실시 예들에 있어서, 상기 결함도출부는, PI(Polyimide) 필름의 중앙부와 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에 각각 서로 다른 주기의 패턴을 조사하며, 상기 PI(Polyimide) 필름의 중앙부에는 검출력이 높고, 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴을 적용하며, 상기 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에는 노이즈를 억제하고, 패턴 폭이 긴 저주파 패턴을 적용하여, 상기 노이즈로 인한 상기 PI(Polyimide) 필름의 검사 불가 영역을 최소화하여, 상기 검출력 및 정밀도가 높은 검사 영역을 최대화 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 3D 이미지 결함 측정 시스템을 구동하는 방법에 있어서, 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지를 획득하는 단계; 와 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하여 전처리하는 단계; 및 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지로부터, PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(defect)의 특징을 추출하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법에 있어서, 모니터를 통해 PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들을 획득하는 단계; 와 상기 특정의 패턴은 패턴 폭이 짧은 고주파(High Frequency)로 설정하며, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들의 높이차(detection)를 구하는 단계; 및 상기 높이차(detection)가 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지로부터 PI(Polyimide) 필름 표면에 생긴 결함의 특징을 추출하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 3차원 이미지의 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법에 있어서, 모니터를 통해 PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들을 획득하는 단계; 와 상기 특정의 패턴은 패턴 폭이 긴 저주파(Low Frequency)로 설정하며, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들의 가장자리의 높이차(detection)를 구하는 단계; 및 상기 높이차(detection)가 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들의 가장자리로부터 PI(Polyimide) 필름 표면에 생긴 결함의 특징을 추출한다.
이상에서 설명한 바와 같은 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 신호의 주기 값을 조절해 3차원 이미지의 노이즈를 억제하거나 측정정밀도를 조절할 수 있다.
둘째, 실험기구가 기준 문양을 만들어 주는 모니터와 변형된 문양을 저장할 수 있는 카메라만으로 구성되어 측정 장치가 매우 간단하며 넓은 면적을 측정할 수 있다.
셋째, 실험기구가 기준 문양을 만들어 주는 모니터와 변형된 문양을 저장할 수 있는 카메라만으로 구성되어 외부 환경에 영향이 적다.
넷째, 3차원 간섭 측정방법을 활용하여 정밀도 및 신뢰도에서 매우 탁월하며, PI(Polyimide) 필름 표면의 결함의 특징을 정밀하게 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 전처리부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함 측정 실험도이다.
도 5는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면 가장자리의 결함 측정 실험도이다.
도 6은 본 발명의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법도이다.
도 8은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법도이다.
도 2는 본 발명의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 전처리부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함 측정 실험도이다.
도 5는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면 가장자리의 결함 측정 실험도이다.
도 6은 본 발명의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법도이다.
도 8은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법도이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물이나 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 모식도이며, 도 2는 본 발명의 구성도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 3D 이미지 결함 측정 시스템은 주사부(100)와 3차원이미지획득부(200)와 전처리부(300) 및 결함도출부(400)를 포함하고 있다.
주사부(100)의 경우, 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하며, 3차원이미지획득부(200)는 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 형상(이미지)을 획득한다. 전처리부(300)는 3차원이미지획득부(200)로부터 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하며, 결함도출부(400)는 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지지로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(defect) 이미지의 특징을 추출한다.
특별히 본 발명의 실시 예들에 있어서, 주사부(100)는 높이(z축 검사) 측정 범위를 10mm 이상 확보하는 초점심도를 가지는 구성이며, 상기 특정의 패턴을 상기 PI(Polyimide) 필름 표면에 연속적으로 주사한다. 여기서 상기 특정의 패턴은, 상기 가로줄 m개의 패턴, 세로줄 m개의 패턴이며, 패턴 폭이 긴 저주파 패턴과 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴의 조합을 사용하며, 주기 데이터를 합성하여 Noise와 정밀도를 제어할 수 있도록 하였다. 따라서 3차원이미지획득부(200)는 주사부(100)로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴으로부터, [수학식1] 위상 계산식: 
와, [수학식2] 높이 계산식: h(x,y)=
scale_factor인, 상기 위상 계산식 및 높이 계산식을 이용해 상기 3차원 형상을 획득한다. 또한, 연속적인 N 장의 상기 반사된 특정의 패턴으로부터 3차원으로 배열하여 상기 3차원 형상의 프레임 조정 필요 없이 다중의 이미지를 획득한다.
도 3은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 전처리부의 구성도이다.
도 3을 참고하면, 전처리부(300)는 신호처리부(305)와 신호조절부(310)로 구성되어 있다. 신호처리부(305)는 3차원이미지획득부(200)로부터 연속적으로 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지들을, 각 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지마다 사인파(A*sin(aT+δ))의 반복 형태로 변형한다. 신호조절부(310)의 경우, 상기 사인파의 주기(a)와 각도(δ)는, 각 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지마다 서로 상이하도록 조절한다. 또한, 상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 각도(δ) 값을 조절해 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 밝기를 조절하며, 상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 주기(a) 값을 조절해 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 노이즈를 제거하거나 혹은 측정정밀도를 조절한다.
도 4는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함 측정 실험도이다. 도 4를 참고하면, 결함도출부(400)는 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지를 KxK 픽셀 크기 영역으로 나누어, 상기 이미지 결함 검출을 위한 마스크 검사 테스킹을 시행한다. 즉, 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지는 크기는 4096*3072픽셀이며, 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지를 검사하기 위해 64*64픽셀 크기의 상기 결함 검출용 마스크를 적용해 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 결함(detection)을 검사한다. 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지 전 영역을 검사를 진행하도록, 상기 마스크의 위치를 이동하여 상기 마스크 검사를 반복적으로 진행한다. 여기서, 상기 마스크의 이동은 상기 마스크 크기의 절반인 32픽셀씩 이동한다. 즉, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 전체 검사 영역을 검사할 때까지 상기 마스크 검사 - 상기 마스크 위치 이동 - 상기 마스크 검사 단계를 반복 수행한다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 마스크는 상기 마스크 전체 크기의 1/2 영역의 중앙부에 해당하는 지점에 위치하는 검출면;과 상기 마스크에서 검출면의 영역을 제외한 나머지 부분에 위치하는 기준면;으로 나뉘며, 상기 검출면은 상기 마스크 크기의 절반에 해당하는 32*32 크기로 상기 마스크 중앙에 위치하며, 그 외의 영역은 상기 기준면이다. 결함도출부(400)는 상기 검출면과 상기 기준면과의 높이차가 발생하는 영역을 상기 3차원 이미지의 결함(detection)으로 판단한다. 여기서 상기 기준면의 높이는, 상기 기준면들의 평균 높이를 기준면 높이로 하며, [수학식3] 상기 기준면의 높이는 
로 계산되며, 상기 기준면 높이 대비 높낮(높이 차)이가 발생하는 지점에서 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(defect) 이미지를 추출한다.
도 5는 본 발명의 하나 실시 예에 따른 PI(Polyimide) 필름 표면 가장자리의 결함 측정 실험도이다. 도 5를 참고하면, 결함도출부(400)는 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지들로부터, 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지에 대해 반복적인 상기 마스크 검사 - 상기 마스크 이동 - 상기 마스크 검사인 상기 마스크 테스킹을 수행하여, 상기 기준면과 상기 검출면의 가장자리(edge)의 높낮(높이 차)이가 발생하는 지점에서, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면 가장자리(edge) 부분의 결함(defect) 이미지를 추출한다. 이로써, 결함도출부(400)는, 상기 PI(Polyimide) 필름의 중앙부와 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에 서로 다른 주기의 패턴을 조사하며, 상기 PI(Polyimide) 필름의 중앙부에서는 높은 검출력을 생성하는 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴을 적용하며, 상기 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에서는 가장자리 노이즈(Noise)를 억제하고 검사 가능한 면적을 확대하기 위해 패턴 폭이 긴 저주파 패턴을 적용하여, 노이즈(Noise)로 인한 상기 PI(Polyimide) 필름의 검사 불가 영역을 최소화하면서, 검출력과 정밀도를 높인, 상기 PI(Polyimide) 필름의 검사 영역을 최대화시킨다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 결함도출부(400)는 상기 PI(Polyimide) 필름의 결함을 검사하는데 있어, 검사하는 주변의 밝기와 케이블 생산에 들어가는 원재료의 색상 균일도의 문제를 해결하기 위해, 상기 PI(Polyimide) 필름 이미지의 RGB값을 측정한다. 상기 RGB값과 색상값을 비교하여 컬러를 인식할 경우 오류가 발생한 것으로, 이와 같은 오류를 구분하기 위해 색상배열(라베링)의 순서를 같이 활용하여 결과값을 측정한다. 상기 색상배열(라벨링)의 순서상으로 색상이 오는 기준으로 판단하여 오류를 감소시킨다.
도 6은 본 발명의 흐름도이다. 도 6을 참고하면, 3D 이미지 결함 측정 시스템을 구동하는 방법은 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계(S601); 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지를 획득하는 단계(S602);와 상기 획득된 PI(Polyimide) 필름 표면 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하여 전처리하는 단계(S603); 및 상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(defect) 이미지의 특징을 추출하는 단계(S604);를 포함한다.
도 7은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법도이다. 도 7을 참고하면, 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법은, 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계(S701); 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지를 획득하는 단계(S702); 와 상기 특정의 패턴은 패턴 폭이 짧은 고주파(High Frequency) 패턴으로 설정하며, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지 3차원 형상의 이미지들의 높이차(detection)를 구하는 단계(S703); 및 상기 높이차(detection)이 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지로부터 PI(Polyimide) 필름 표면에 생긴 결함의 특징을 추출하는 단계(S704);를 포함한다.
도 8은 본 발명의 하나 실시 예에 따른 3차원 이미지로부터 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법도이다. 도 8을 참고하면, 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 3차원 이미지의 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법은 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계(S801); 와 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지를 획득하는 단계(S802); 와 상기 특정의 패턴을 패턴 폭이 긴 저주파(Low Frequency) 패턴으로 설정하며, 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지들 가장자리의 높이차(detection)를 구하는 단계(S803); 및 상기 높이차(detection)가 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름 3차원 이미지 가장자리로부터 PI(Polyimide) 필름 표면에 생긴 결함의 특징을 추출하는 단계(S804);를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같은 3D 이미지 결함 측정 시스템 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 신호의 주기 값을 조절해 3차원 이미지의 노이즈를 억제하거나 측정정밀도를 조절할 수 있다. 둘째, 실험기구가 기준 문양을 만들어 주는 모니터와 변형된 문양을 저장할 수 있는 카메라만으로 구성되어 측정 장치가 매우 간단하며 넓은 면적을 측정할 수 있다. 셋째, 실험기구가 기준 문양을 만들어 주는 모니터와 변형된 문양을 저장할 수 있는 카메라만으로 구성되어 외부 환경에 영향이 적다. 넷째, 3차원 간섭 측정방법을 활용하여 정밀도 및 신뢰도에서 매우 탁월하며, PI(Polyimide) 필름 표면의 결함의 특징을 정밀하게 도출할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 주사부 200: 3차원이미지획득부
300: 전처리부 305: 신호처리부
310: 신호조절부 400: 결함도출부
300: 전처리부 305: 신호처리부
310: 신호조절부 400: 결함도출부
Claims (12)
- 모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 주사부;와
상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지를 획득하는 3차원이미지획득부;와
상기 3차원이미지획득부로부터 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하는 전처리부; 및
전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(detection)을 추출하는 결함도출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 주사부는,
높이(z축) 측정 범위를 10mm 이상 확보하는 초점심도를 가지는 구성이며,
상기 PI(Polyimide) 필름 표면에 상기 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 특정의 패턴은,
상기 가로줄 m개의 패턴, 세로줄 n개의 패턴이 한 세트(Set)로 구성되며,
패턴 폭이 긴 저주파 패턴 및 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴의 조합을 사용하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 3차원이미지획득부는,
상기 주사부로부터 상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴으로부터,
[수학식1]
,
[수학식2]
h(x,y)=scale_factor
(여기서,은 위상 계산식, h(x,y)는 높이 계산식)
[수학식1]과 [수학식2]를 통해,
각각 위상 계산식과 높이 계산식을 이용해 3차원 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전처리부는,
상기 3차원이미지획득부로부터 연속적으로 획득된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들을,
각 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들마다 사인파(A*sin(aT+δ))의 반복 형태로 변형하는 신호처리부; 와
상기 사인파의 주기(a)와 각도(δ)는, 각 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들마다 서로 상이하도록 조절하는 신호조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 신호조절부는,
상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 각도(δ) 값을 조절해 3차원 이미지의 밝기를 조절하며,
상기 사인파(A*sin(aT+δ))의 주기(a) 값을 조절해 3차원 이미지의 노이즈를 제거하거나 혹은 측정정밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 결함도출부는,
상기 전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지를 KxK 픽셀 크기 영역으로 나누어,
상기 이미지 결함 검출을 위한 마스크 검사 테스킹을 시행하며,
상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들의 전 영역을 검사를 진행하도록, 상기 마스크의 위치를 이동하여 상기 마스크 검사를 반복적으로 진행하며,
상기 마스크는,
상기 마스크 전체 크기의 1/2 크기의 중앙부에 해당하는 지점에 위치하는 검출면;과 상기 마스크에서 상기 검출면의 영역을 제외한 나머지 영역에 위치하는 기준면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 결함도출부는,
상기 검출면과 상기 기준면과의 높이차가 발생하는 영역을 결함으로 판단하며,
상기 기준면의 높이는,
[수학식3]
(여기서,은 기준면 높이)
[수학식3]로 계산되며, 상기 기준면 높이 대비 높낮(높이 차)이가 발생하는 지점에서, 상기 PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(detection) 이미지를 추출하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 결함도출부는,
PI(Polyimide) 필름의 중앙부와 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에 각각 서로 다른 주기의 패턴을 조사하며,
상기 PI(Polyimide) 필름의 중앙부에는 검출력이 높고, 패턴 폭이 짧은 고주파 패턴을 적용하며,
상기 PI(Polyimide) 필름의 가장자리부에는 노이즈를 억제하고, 패턴 폭이 긴 저주파 패턴을 적용하여,
상기 노이즈로 인한 상기 PI(Polyimide) 필름의 검사 불가 영역을 최소화하여, 상기 검출력 및 정밀도가 높은 검사 영역을 최대화 할 수 있는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 시스템. - 3D 이미지 결함 측정 시스템을 구동하는 방법에 있어서,
모니터를 통해, PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와
상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지를 획득하는 단계; 와
획득된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지의 노이즈 제거 또는 측정정밀도를 제어하여 전처리하는 단계; 및
전처리된 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지로부터, PI(Polyimide) 필름 표면의 결함(defect)의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 방법. - 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 3차원 이미지로부터 결함을 측정하는 방법에 있어서,
모니터를 통해 PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와
상기 PI(Polyimide) 필름 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들을 획득하는 단계; 와
상기 특정의 패턴은 패턴 폭이 짧은 고주파(High Frequency)로 설정하며,
상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들의 높이차(detection)를 구하는 단계; 및
상기 높이차(detection)가 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지로부터 PI(Polyimide) 필름의 표면에 생긴 결함의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 방법. - 3D 이미지 결함 측정 시스템에서 상기 3차원 이미지의 가장자리로부터 결함을 측정하는 방법에 있어서,
모니터를 통해 PI(Polyimide) 필름 표면에 특정의 패턴을 연속적으로 주사하는 단계; 와
상기 PI(Polyimide) 필름의 표면으로부터 반사된 상기 특정의 패턴을 이용하여, 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들을 획득하는 단계; 와
상기 특정의 패턴은 패턴 폭이 긴 저주파(Low Frequency)로 설정하며,
상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들의 가장자리의 높이차(detection)를 구하는 단계; 및
상기 높이차(detection)가 큰 부분의 상기 PI(Polyimide) 필름의 3차원 이미지들의 가장자리로부터 PI(Polyimide) 필름의 표면에 생긴 결함의 특징을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 이미지 결함 측정 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210062063A KR102650432B1 (ko) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 3d 이미지 결함 측정 시스템 및 방법 |
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| KR1020210062063A KR102650432B1 (ko) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 3d 이미지 결함 측정 시스템 및 방법 |
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