[머신비전 제품을 선정하는 방법] Case2 : 패턴 검사를 위한 제품을 선정하라!

[의뢰사항]

검사할 제품은 패턴이 있는 가로 90mm, 세로 200mm의 PCB입니다. 제품이 올려진 Stage는 400mm/s로 이동 가능하고, 제품 표면에 약간의 휘어짐이 있을 수 있으니 놓치지 않아야 합니다. 검출은 5μm 이상의 불량을 검출하려고 하니, 1.5μm 해상도로 우선 검토해봅시다.

 

일단 제품의 폭이 90mm이고, 1.5μm의 해상도로 검사를 한다면 필요한 해상도는 90,000μm/1.5μm = 60,000pixel이니 16k 카메라를 사용한다면 60,000/16,384 = 3.67이므로 4번 Scan으로 촬영이 가능하고, 이송 속도가 400mm/s이므로, 필요한 Line rate는 이송 속도/픽셀당 해상 도 = 400,000μm/1.5μm = 266,666Hz = 267kHz의 속도면 문제 없을 것입니다.

 

Line sensor를 가진 일반 라인 스캔 카메라와 TDI 카메라 중에 선택하면 될 것 같은데 1.5μm의 해상도로 봐야 하니 더 높은 감도 (Responsivity)를 가진 카메라가 필요합니다. 그럼 밝기를 높이기 위해 더 많은 Line을 가지고 중첩을 할 수 있는 TDI 타입의 카메라를 사용해야겠지요?

카메라에 사용할 렌즈의 배율을 계산하면 카메라 픽셀 크기/픽셀당 해상도 = 5μm/1.5μm = 3.33x인 배율을 갖고, 카메라의 센서 길이인 82mm를 커버할 수 있는 렌즈만 찾으면 됩니다.

이미지 서클이 82mm이고, 3.25~3.4x까지 지원하니 이 렌즈로 살펴볼까요?
단렌즈의 경우 일반적으로 카메라와 렌즈 사 이를 이어주는 경통의 정보를 같이 제안해야 합니다. 우리는 쉽게 앤비젼 홈페이지에서 WD와 경통 계산을 해주는 계산기 서비스를 이용하여, 설치 공간에 문제가 없는지 확인할 수도 있습니다.

이제 조명을 검토해봅시다.

조명은 렌즈가 Beam splitter 타입으로 되어있으니 라이트 가이드와 소스 타입 컨트롤러를 사용해야 되겠죠.

추가로 말하자면 조명 파장에 따라 패턴 이미지가 다르게 보일 수 있으니, RGB와 White, UV, IR 등 다양한 파장의 소스로 테스트해 보고 검사에 가장 적합한 조명을 찾는 것도 좋은 방법이죠.

 

그런데 한가지 더, 아까 시료에 Warp가 있다는걸 기억하시나요? 3.33x의 고배율 렌즈를 사용해야 해서 DOF가 짧아 Focus에 문제가 있을 것 같은데 좋은 방법이 있을까요?

제품에 휘어짐이 있다면 AF를 사용하는 것이 좋습니다. AF는 시료의 높이에 따라 자동으로 초점을 Z축 위치로 조절해 주기 때문에 제품 휘어짐으로 인해 높이가 달라지더라도 렌즈 심도 내에서 Working Distance를 유지하여 정확한 초점을 맞출 수 있어요. 이 기능을 통해 검사 정확도를 높일 수 있죠. AF 사양을 확인해 보고, AF와 결합하여 설치를 진행하면 좋을 것 같아요.

 

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필진 소개

 

이성일, Denny 앤비젼 어플리케이션 엔지니어 머신비전 최적의 조합을 찾아내는 어플리케이션 전문가