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멀티 조명 플래시 기능을 적용한 라인스캔 비전 검사 솔루션
2020.07Hit. 48

멀티 조명 플래시 기능이란?

allPIXA 라인스캔 카메라는 센서의 라인 별로 4개의 각각 다른 조명을 조명 컨트롤러(채널)와동기화하여 사용할 수 있습니다. 다른 종류의 조명(다크 필드, 브라이트 필드, 백라이트, 동축 등)이나다른 색상(백색, 적색, 녹색, UV, IR)의 조명을 조합하여 사용할 수도 있습니다. 멀티 조명 (채널)플래시 기술을 사용하면 한번의 스캔으로 여러 번 스캔한 효과를 얻을 수 있습니다.



위의 그림과 같이 구성되는 비전 시스템을 이용하면 깨짐, 긁힘, 얼룩, 이물 등 여러가지 어려운유형의 불량을 검사할 수 있습니다. 동시에 획득한 여러 조명 환경의 영상을 합성하면 특히 반짝이는표면을 가진 대상물의 불량을 검출하는데 효과적입니다. 이런 장점을 가진 멀티 플래시 기능은웨이퍼 검사, AOI PCB 검사, LCD 패널 검사, 글라스 검사, 보안 라벨 검사, BGA검사, 반도체 검사등 다양한 응용 분야에서 매우 효과적으로 사용될 수 있습니다.


이 기술은 한번의 스캔으로 여러 조명을 사용한 이미지를 동시에 얻을 수 있기 때문에 시간과 비용이절감됩니다. 크로마센스사의 모든 allPIXA 카메라(allPIXA pro, allPIXA wave, allPIXA evo시리즈)는 이 기능을 지원하며 카메라 셋업 소프트웨어로 손쉽게 설정할 수 있습니다.


그리고 allPIXA 카메라의 높은 컬러 품질(color fidelity)과 다이내믹 레인지(dynamic range) 또한불량 검출에 있어 효과적인 결과를 만드는 중요한 요소입니다. 이미지의 컬러 품질이 우수하면대상물 표면의 불량의 종류와 크기에 대한 좀더 명확한 정보를 파악할 수 있습니다. allPIXA 카메라의이미지 센서는 full well capacity가 커서 다이내믹 레인지가 높고 블루밍 효과가 적습니다. 이 특성은local reflection이 강한 브라이트 필드(bright field) 조명 사용 시 매우 효과적입니다.



적용 사례

멀티 플래시 기능을 유용하게 사용하는 어플리케이션 중의 하나는 브라이트 필드 조명(bright fieldillumination, 긁힘 검사에 유리)과 다크 필드 조명(dark field illumination, 이물 검사에 유리)을둘다 사용해야 할 경우입니다.



위 그림은 금속 샘플의 표면으로 멀티 플래시 기능을 사용해 브라이트 필드와 다크 필드 2개의조명을 적용한 것입니다. 왼쪽의 원본 이미지는 스캔 방향으로 길이가 2배인데 이는 각 라인별로 두개의 조명이 적용된 신호가 합쳐져 있기 때문입니다. 오른쪽은 이 원본 이미지를 각 조명 별로분리하고 컬러 보정을 한 것입니다. 분리된 이미지에서 서로 다른 불량이 확인됨을 알 수 있습니다.


멀티 플래시 기능은 컬러 조명도 사용할 수 있는데 이 경우 특정 색상에 최대 휘도가 집중된이미지들을 얻게 됩니다. RGB 카메라의 경우 분리된 각각의 이미지들은 그럼에도 불구하도 3가지색상 (color plane) 모두를 포함합니다. 이때 최대 휘도가 집중된 색상을 분리하는 작업은 별도의프로세싱이 필요합니다.



멀티 플래시 패턴 시퀀스 셋업

카메라는 최대 4개의 조명 채널 중 하나 이상의 채널을 자유롭게 제어할 수 있습니다. 어느 채널을얼마의 시간 동안 활성화할 것인지 정의한 것을 플래시 패턴이라고 하는데, 정의된 여러 개의 패턴은일정한 시퀀스로 동작합니다. 플레시 패턴과 동작 시퀀스는 크로마센스가 제공하는 카메라 셋업툴에서 쉽게 설정할 수 있습니다.



다중 노출 HDR(High Dynamic Range) 이미징

allPIXA 카메라의 멀티 조명 플래시 기능을 사용하면서 동시에 다중 노출(multi-exposure)을 사용할수 있습니다. 결과적으로 한번의 스캔으로 다른 노출 시간을 사용한 여러 장의 이미지를 얻을 수있고, 이 이미지들을 합성하면 다이내믹 레인지가 높은 이미지를 만들 수 있습니다. HDR 이미징을사용하는 목표는 밝기 편차가 심한 대상물의 디테일을 손실없이 한번에 촬상하는 것입니다.


짧은 노출로는 어두운 영역의 촬상이 불가능하고 긴 노출로는 밝은 영역의 촬상이 불가능한데, 2개이상의 짧은 노출과 긴 노출의 이미지가 있다면 HDR이미지를 생성할 수 있습니다. 멀티 조명 플래시기능으로 노출 시간이 다른 이미지들을 한번에 촬상할 수 있습니다. 즉, 센서의 각 라인을 동시에여러 다른 조명으로 촬상할 수도 있지만 또한 각 라인의 노출 시간도 조절할 수 있습니다. 노출 시간은각각의 조명 플래시 패턴을 구성할 때 그 동작 시간을 필요한 노출 시간에 맞추는 방식으로 설정하고제어합니다.



위 그림은 BGA(Ball Grid Array) 샘플을 촬상한 예시인데, solder ball은 매우 반사가 심한 금속재질인 반면, 바닥면은 상대적으로 어둡습니다. HDR 이미징으로 볼 영역이 포화되지 않으면서바닥면의 긁힘 등의 불량을 검사할 수 있습니다.



XLC4 조명 컨트롤러

카메라의 출력 신호의 전기적, 타이밍 사양과 호환된다면 멀티 채널을 지원하는 조명 컨트롤러는어떤 것이든 allPIXA 카메라와 사용이 가능하지만 완벽한 호환성을 위해서 크로마센스가 제공하는XLC4 조명 컨트롤러의 사용을 권장합니다.



멀티 카메라 동기화와 멀티 조명 플래시 기능

allPIXA 카메라는 여러 대의 카메라를 master/slave 모드로 동기화하여 사용하는 멀티 카메라기능을 지원합니다. 이 기능을 사용하면 여러 대의 카메라가 완벽히 동일한 시간에 촬상을진행하는데, 이때 master 카메라가 앤코더 신호를 받아 다른 카메라들을 제어합니다. allPIXA카메라는 멀티 카메라 동기화 기능을 사용하는 중에도 멀티 조명 플래시 기능을 완벽하게지원합니다.



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