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솔더 페이스트의 고속, 고정밀 검사를 위한 이차원/삼차원 복합 광학계 및 알고리즘 구현
An implementation of 2D/3D Complex Optical System and its Algorithm for High Speed, Precision Solder Paste Vision Inspection

조상현   (LG전자기술원  ); 최흥문   (경북대학교 전자전기컴퓨터학부UU0000096  );
  • 초록

    본 논문에서는 솔더페이스트의 이차원 및 삼차원 자동검사를 함께 할 수 있는 복합 검사 광학계와 그 구동유닛을 단일 프로브 시스템으로 구현하고, 그를 위한 효과적인 비젼검사 알고리즘을 제안하였다. 솔더페이스트의 이차원 검사에는 One-pass Run Length 레이블링 알고리즘을 제안하여 입력 영상으로부터 솔더 페이스트 형상을 효과적으로 추출하도록 하였고, 고속 검사를 위한 프로브의 최적 이동 경로도 구하였으며, 삼차원 검사에는 기존의 레이져 슬릿빔(slit-beam) 방식 대신 격자 투영식 모아레 간섭계에 기반한 위상이동 알고리즘을 도입하여 고정밀 검사가 가능토록 하였다. 전체 소프트웨어 구현에는 MMX 병렬처리기법도 적용함으로써 더욱 고속화 하였다. 10㎜×10㎜의 단위 측정영역(field of view: FOV)에 대하여 x, y 축으로 10㎛ Z축으로 l ㎛의 분해능을 가지는 이차원 및 삼차원 복합 광학 검사 시스템을 제작하여 실험한 결과, 한 FOV에 대한 솔더페이스트의 이차원 및 삼차원 검사를 영상포착 후 각각 평균 11msec와 15msec의 짧은 시간에 처리할 수 있었고, ±1㎛의 두께 측정 정밀도를 얻을 수 있었다.


    A 2D/3D complex optical system and its vision inspection algerian is proposed and implemented as a single probe system for high speed, precise vision inspection of the solder pastes. One pass un length labeling algorithm is proposed instead of the conventional two pass labeling algorithm for fast extraction of the 2D shape of the solder paste image from the recent line-scan camera as well as the conventional area-scan camera, and the optical probe path generation is also proposed for the efficient 2D/3D inspection. The Moire interferometry-based phase shift algerian and its optical system implementation is introduced, instead of the conventional laser slit-beam method, for the high precision 3D vision inspection. All of the time-critical algorithms are MMX SIMD parallel-coded for further speedup. The proposed system is implemented for simultaneous 2D/3D inspection of 10mm ${\times}$ 10mm FOV with resolutions of 10 ${\mu}{\textrm}{m}$ for both x, y axis and 1 ${\mu}{\textrm}{m}$ for z axis. Experiments conducted on several nBs show that the 2D/3D inspection of an FOV, excluding an image capturing, results in high speed of about 0.011sec/0.01sec, respectively, after image capturing, with $\pm$ 1 ${\mu}{\textrm}{m}$ height accuracy.


  • 주제어

    Solder paste .   Optical system .   Run length .   Moire .   MMX.  

  • 참고문헌 (9)

    1. Rober M. Haralick and Linda G. Shapiro, 'Computer and Robot Vision,' Addison Wesley, vol. 1, pp. 28-48, 1992 
    2. A. Peleg, S. Wilkie, and U.Weiser, 'Intel MMX for Multimedia PCs,' Communication of the ACM, vol. 40, no. 1, pp. 25-38, Jan. 1997 
    3. S.W. Kim, Y.B. Choi, and I.T. Oh, 'Three-dimensional Profile Measurement of Fine Objects by Phase-Shifting Shadow Moire Inter ferometry,' SPIE, Boston (USA), pp. 2836, 1996 
    4. D. Malacara, 'Optical Shop Testing,' 2nd ed., A Wiley-Interscience Publication, New York, 1992 
    5. L. Deck and P. de Groot, 'High-speed Noncon tact Profiler based on Scanning White-light Interferometry,' Appl. Opt. 33, pp. 7334-7338, 1994 
    6. Y Sato, H. Itagama, and H. Fujita, 'Shape Measurement of Curved Objects Using Multiple Slit-ray Projections,' IEEE Tran. PAMI, vol. 4, pp. 614-646, 1982 
    7. Ray Prasad et al., 'Design and Assembly Process Implementations for BGAs,' IPC, Illinois, pp.54-57, 2000 
    8. B. Bhushan, J. C. Wyant, and C. L. Koliopoulos, 'Measurement of Surface Tophography of Magnetic Tapes by Mirau Interferometry,' Appl. Opt. 24, pp. 1489-1497, 1985 
    9. Sjef van Gastel, 'The Imapcat of Product Miniaturization on Next Generation SMD Placement Technology,' Proc. APEX 2001, San Diego (USA), AT1-1, 2001 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Park, Wang-Bae ; Seo, Yung-Ho ; Doo, Kyoung-Soo ; Choi, Jong-Soo 2010. "Efficient Object Selection Algorithm by Detection of Human Activity" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, 47(3): 61~69     
    2. Kim, Jong-Gu ; Oh, Chi-Min ; Lee, Chil-Woo 2011. "Extended Multi-touch Gesture Recognition Unrestricted by Shapes and Numbers of Touch Points" 정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, 38(10): 543~553     

 저자의 다른 논문

  • Choi, Heung-Moon (42)

    1. 1977 "조합논리회로의 결함검출시험에 관한 연구" 電子工學會誌 = Journal of the Korean Institute of Electronics Engineers 14 (6): 10~15    
    2. 1981 "능동RC여파기를 위한 유한이득증복기의 주파수 특성 개선" 電子工學會誌 = Journal of the Korean Institute of Electronics Engineers 18 (6): 38~43    
    3. 1994 "B-ISDN UNI에서 폭주를 예방하기 위한 B-NT의 트래픽 흐름 제어" 한국통신학회논문지 = The journal of the Korean institute of communication science 19 (6): 1085~1094    
    4. 1994 "확률적 근사법과 후형질과 알고리즘을 이용한 다층 신경망의 학습성능 개선" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b31 (4): 145~154    
    5. 1995 "공간의존행렬과 신경망을 이용한 문서영상의 효과적인 블록분할과 유형분류" 정보처리논문지 = The transactions of the Korea Information Processing Society 2 (6): 937~946    
    6. 1995 "시스템 출력의 퍼지추론결과를 이용한 제어기의 성능 개선" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 5 (4): 77~86    
    7. 1995 "대규모 병렬컴퓨터를 위한 교차메쉬구조 및 그의 성능해석" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b32 (5): 720~729    
    8. 1996 "다중컴퓨터를 이용한 신경회로망 기반 실시간 자동 표적인식시스템의 병렬구현" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b33 (2): 197~208    
    9. 1996 "Cooperative network와 MLP를 이용한 PSRI 특징추출 및 자동표적인식" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b33 (6): 198~207    
    10. 1996 "다중컴퓨터망에서 SOFM 신경회로망의 병렬구현 및 성능평가" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b33 (10): 90~97    

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