KR20230014686A - 표면을 광학적으로 검사하기 위한 방법 및 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물체(1)의 표면(10)을 광학적으로 검사하기 위한 방법 및 검사 장치(9)에 관한 것이다. 방법에서, 검사 장치(9)의 조명 장치(8)에 의해, 영상 포착 시퀀스 동안 시간순으로 주기적이고 상이한 조명 패턴(130)을 갖는 패턴(13)이 표면(10) 상에 생성되며, 영상 포착 시퀀스에서, 표면(10) 상의 패턴(13)의 다수의 영상이 검사 장치(9)의 영상 포착 장치(7)에 의해 포착되고, 상이한 조명 패턴(130) 중 하나의 생성은, 패턴(13)의 영상 중 하나의 포착과 각각의 경우에 동기화되며; 위상 패턴(13)은, 적어도 하나의 픽셀에 포착된 알려진 조명 패턴(130)의 시퀀스로부터 결정되고; 표면(10) 상의 결함(4, 5)은, 생성된 알려진 조명 패턴(130)으로부터 포착된 조명 패턴(130)의 편차로부터 식별된다. 조명 장치(8) 및 영상 포착 장치(7)는 반사각(α)으로 배치되며, 물체(1)는 검사 장치(9)에 대하여 이동되고, 영상 포착 시퀀스의 지속 시간은, 시퀀스 반사 영역(17)이 일정한 것으로 간주될 수 있도록 선택된다(도 4b).
Description
본 발명은 물체의 표면의 광학 검사를 위한 방법 및 검사 장치에 관한 것일 뿐만 아니라, 방법 및 검사 장치의 바람직한 사용에 관한 것이다. 방법을 사용하는 경우, 검사 장치의 조명 장치에 의해, 영상 기록 시퀀스 동안, 상이한 조명 패턴을 갖는 시간적으로 주기적 패턴이 표면 상에 생성된다. 영상 기록 시퀀스 시에/동안에, 검사 장치의 영상 기록 장치에 의해, 표면 상의 패턴의 다수의 영상이 기록된다.
이러한 프로세스 동안, 상이한 조명 패턴 중 하나를 생성하는 단계는, 영상 기록 시퀀스로부터의 각각의 영상이 상이한 조명 패턴 중 알려진 조명 패턴으로 각각 기록되도록 하는 방식으로, 패턴의 영상 중 하나의 영상 기록과 각각 동기화된다. 즉, 이는 정확히 하나의 조명 패턴이 각각의 카메라 영상에서 보인다는 것을 의미한다. 영상 기록 및 패턴 생성을 동기화함으로써, 특히, 영상 기록의 노출 시간 동안, 조명 패턴이 변화되지 않도록 달성된다. 일련의 기록된 알려진 조명 패턴으로부터, 패턴의 위상이 적어도 하나의 영상 지점에서 결정된다. 패턴/패턴의 주기적으로 상이한 조명 패턴은 알려져 있기 때문에, 영상 지점은 알려진 패턴의 지점과 관련될 수 있다. 표면 상에서, 생성된 알려진 조명 패턴으로부터 적어도 하나의 영상에 기록된 조명 패턴의 편차로부터 결함이 탐지된다. 표면 상의 결함은, 알려진 패턴/하나의 영상에 기록된 하나의 알려진 조명 패턴의 왜곡을 유발한다. 이에 따라, 적합한 알고리즘을 사용하는 전문가에게 기본적으로 알려진 영상 평가에 의해, 예를 들어 적절하게 적합한 컴퓨팅 장치에 의해, 결함을 식별하여 출력할 수 있다. 다수의 표면 영역을 차례로 스캔함으로써, 즉 표면의 상이한 영역 상의 반복적인 적용에 의해, 전체 표면 또는 표면의 선택된 부분이 검사될 수 있다.
표면 검사 동안, 가장 중요한 작업 중 하나는 결함을 탐지 및 분류하는 단계이며, 결함은 이들의 지형적 특성으로 인해, 광 편향을 유발한다. 흔히 이러한 결함은 모두 지형적 결함으로서 눈으로 인식되는 것이 아니라, 단지 표면 상의 휘도 또는 음영(nuance)의 변화로서 인식된다. 흔히 이동 동안에 검사가 필요하거나, 적어도 바람직하다. 본 발명의 측면에서, 이러한 표면에 대한 특히 바람직한 적용예가 이후의 단계에서 설명될 것이다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 방법은 반사 표면의 광학 검사를 위해 적합하다. 본 발명의 측면에서 반사 표면은, 이상적인 반사(즉, 미러링(mirroring)) 표면, 및 반사 특성과 더불어, 일정한 산란 효과를 또한 나타내는 표면을 모두 포함한다. 여기서 기준은, (표면 상에 투영된 패턴을 또한 포함하는) 패턴으로 조명된 표면이 영상에 광학적으로 기록 가능한 것이다.
오랫동안 확립된 표면의 검사를 위한 방법은 편향 측정이다. 이는 카메라에 의해 표면 상의 알려진 패턴의 반사의 영상을 기록하는 단계, 및 이를 컴퓨터로 평가하는 단계를 포함한다. 표면의 결함은, 탐지되는 표면 상의 패턴의 왜곡을 유발한다. 기록 기하학적 구조 및 패턴 기하학적 구조가 알려져 있는 경우, 이는 표면의 3D 지형을 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 이를 어떻게 수행하는지에 대한 다양한 방법이 전문가에게 알려져 있다. 이들은 본 발명의 측면에서 알려져 있는 것으로 간주되며, 더 이상 상세히 설명되지 않을 것이다.
편향 측정의 기본 원리는, 카메라(기록 장치)로부터 방사되어 표면 상에서 미러링되는 가시광선(visual ray)이 입사하는 패턴의 지점이 식별된다는 점에서, 표면 상에 입사하는 광선의 편향을 결정하는 데 있다. 즉, 표면 상의 가시광선의 편향은 반사로 결정되며, 이는 해당 스폿(반사 지점)의 표면 법선(반사 지점의 표면 상에 수직으로 서 있는 직선)의 방향에 따라 좌우된다. 그 다음, 이에 따라 결정된 법선 필드로부터, 표면의 지형이 예를 들어 통합에 의해 결정될 수 있다.
지점의 위치를 결정하기 위해 통상적으로 사용되는 방법은 소위 위상 시프트 방법이며, 사용되는 패턴은 주기적 패턴이고, 패턴의 어떤 위상 위치에서, 결정될 지점이 위치되는지가 결정된다.
이는 패턴의 하나의 영상으로 충분하거나 다수의 영상을 필요로 하는 방법과는 원칙적으로 상이하다.
하나의 영상으로 충분한 방법은, 이들이 이동 표면 상에서도 사용될 수 있는 이점이 있으므로, 제조 공정에서 또는 예를 들어 웨브 생성물(web product)의 검사를 위해 초기에 더 적합한 것처럼 보인다. 그러나, 이들은 결함에 더 취약하거나, 물리적으로 존재하는 제2 패턴을 빔 경로에 필요로 한다는 단점이 있다. 예를 들어, WO 98/17971 A1은 최소 빔 편차가 탐지 및 결정될 수 있는 방법을 개시하였다. 본질적으로, 여기서 스트라이프 패턴이 카메라로 모니터링된다. 설명된 방법의 경우, 카메라의 픽셀 그리드가 제2 패턴으로서 사용되기 때문에, 단일 영상으로 충분하다. 그러나, 여기서 단점은, 카메라 및 패턴이 매우 정밀한 조정을 필요로 한다는 점이다. 제조 공정과 같은 산업 환경에서, 이는 달성하기가 매우 어렵거나, 부당한 비용으로만 가능하다.
다수의 영상으로 작업되는 방법은 결함으로부터 실질적으로 더 견고하며, 시간 소모적인 조정을 필요로 하지 않는다. 서로에 대하여 시프트된 다수의 위상 위치에 패턴이 연속적으로 디스플레이 및 기록된다. 정현파 휘도 곡선을 갖는 스트라이프 패턴이 사용되는 경우, 특히 간단한 평가가 이루어지며, 이는 각각 1/4 주기 길이의 시프트로 4회 기록된다. 그러나, 다른 패턴 및 일련의 패턴도 가능하다. 그 다음, 각각의 픽셀의 일련의 그레이 값으로부터, 패턴 내의 위상 위치가 발생한다. 이러한 방법은 관련 교과서 및 논문(예를 들어, Gorthi 및 Rastogi의 "주변 투영 기술: 우리는 어디로 향하는가?"(Proc. 광학 및 레이저 공학, 48(2): 133-140, 2010년))에 포괄적으로 설명된다. 그러나, 단점은 표면의 동일한 스폿의 다수의 영상이 필요하다는 점이다. 그러나, 제조 공정에서의 필름 및 다른 웨브 생성물의 검사 동안/기본적으로 검사 장치에 대하여 이동하는 표면의 검사 동안, 표면이 지속적으로 이동하기 때문에, 실제로 표면의 정확히 동일한 스폿의 다수의 사진을 촬영하는 것은 불가능하다. 예를 들어, 고속으로 이동하는 웨브는 제조 동안 정지될 수 없다. 웨브와 동시에 이동하는 검사 장치를 사용함으로써 문제를 해결할 수 있다. 물론, 이러한 솔루션은 기술적으로 복잡하므로 비용이 많이 들고, 이는 특히 제조 환경에서 흔히 이용 가능하지 않는 많은 공간을 필요로 한다.
EP 2 390 656 B1은 이동하는 웨브 표면이 바람직하게는 라인 카메라에 의해 모니터링되는 방법을 개시하였다. 조명은, 웨브에 횡방향으로 장착된 고속 스위칭 가능한 패턴 조명(바람직하게는 LED 조명)으로 구성된다. 이러한 조명은, 개별적으로 제어 가능한 LED 또는 LED 모듈로 구성되며, 이를 통해 상이한 조명 패턴을 매우 고속으로 동적으로 생성하는 것이 가능하다. 스위치 오버(switchover) 및 영상 기록이 동기화됨으로써, 상이한 조명 패턴을 갖는 표면의 영상이 고속으로 연속적으로 기록될 수 있다. 특히, 스캐닝 및 스위치 오버가 매우 고속으로 수행될 수 있으므로, 공급 방향으로의 영상 기록 간의 거리는, 공급 방향으로의 픽셀의 연장보다 훨씬 더 작다. 따라서, 거의 동일한 스폿에 영상이 기록될 수 있다. 그러나, 정확히 동일한 스폿에서의 기록은 이를 통해 달성될 수 없다.
본 발명의 목적은, 특히 제조 공정에서와 같은 산업 환경에서도 간단한 방식으로 달성될 수 있는, 이동 표면의 검사를 위한 견고한 옵션을 제안하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 방법 및 청구항 제12항에 따른 검사 장치에 의해 충족된다.
도입부에 설명된 방법을 통해, 조명 장치 및 영상 기록 장치는, (각각 반사 구역의 표면 상에 수직으로 정렬된 표면 법선에 대하여) 반사각으로 배치되도록 제공된다. "반사각으로"는, 영상 지점의 에지 광선(즉, 영상 지점의 에지로부터 방사되는 가시광선)이 표면 상의 반사 지점에서 반사되어, 영상 지점에서 조명 패턴의 가시적 영역(패턴 영역)을 표시하는 것을 의미한다. 즉, 표면 상의 패턴의 조명 패턴의 반사는, 영상 기록 장치의 영상 지점에서 정확히 매핑된다. 따라서, (기록 장치로서) 카메라는 정확히 패턴 상으로 향한다(즉, 예를 들어 조명 라인으로서 설계될 수 있는 조명 장치).
이동 물체에서, 표면의 형상 및 고정된 검사 장치에 대한 이의 배치가 변화되지 않는 한, 반사각은 변화되지 않는다. 곡률이 평균적으로 일정하고, (적어도 가시광선의 방향에 대한) 표면의 표면 법선의 방향이 무시 가능한 정도로만 변화되는 경우, 이는 평탄한 표면 또는 약간의 곡면에도 마찬가지이다. 이는 예를 들어, 표면 법선의 방향의 변화가 작은, 파상 표면 구조물에서 그럴 수 있다. "작은"은, 패턴 영역이 영상 지점에서 계속 보일 정도로만 변화가 큰 것을 의미한다. 따라서, 패턴 영역은 이에 상응하게 공급 방향으로 넓어야 한다. 이것이 더 이상 가능하지 않는 즉시, 본 발명에 따른 방법은 고정된 검사 장치에 적용될 수 없다. 그러나, 이 경우, 제안된 본 발명의 방법에 따른 검사 장치는, 곡면에 걸쳐서 각각 반사 배치로 이동될 수 있다.
표면 법선의 방향의 변화의 알려진 주기성으로 인해, 반사 조건이 고수되도록, 또는 평탄한 조명 장치 및 기록 장치를 사용함으로 인해, 반사각이 기록 영역 내에 놓이도록, 검사 장치의 기계적 추적이 가능한 한, 그리고 주기적으로 발생하는 반사각에 따라 영상 지점이 선택되는 한, 방법은 곡면에도 사용될 수 있다.
이와 무관하게, 패턴의 변화가 검사 장치에 의해 명확하게 탐지될 수 있는 한, 방법은 결함의 토폴로지(topology)를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 더 큰 표면적을 검사할 수 있도록 하기 위해, 또는 제조 동안 연속적인 검사를 허용할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따라, 바람직하게는 한정된/면밀하게 제어된 이동 방향으로, 검사 장치에 대하여 표면의 검사 동안 물체 및 이에 따른 물체의 표면을 이동시키도록 제공된다.
도입부에 설명된 위상 시프트 방법의 경우, 영상 시퀀스에 속하는 영상은 항상 표면의 동일한 스폿을 기록하는 것이 실제로 필요하다. 여기서, 기록 장치에 대하여 이동하는 재료 웨브와 같은 이동 표면이 검사되기 때문에, 이는 가능하지 않다. 그럼에도 불구하고, 방법을 사용하여 패턴의 위상을 탐지할 수 있도록 하기 위해, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간은, 시퀀스 반사 구역이 일정한 것으로 간주되도록 충분히 짧게 선택된다. 시퀀스 반사 구역은, 영상 기록 시퀀스로부터의 각각의 영상에 기록된/반사 구역에 의해 커버된 총 표면적으로 정의된다. 단순화된 방식으로 표현하면, 이러한 영상 기록 시퀀스의 제1 영상으로부터 마지막 영상까지의 이동이 너무 작아서, 포착된 표면적(반사 구역)이 여전히 표면의 거의 동일한 스폿으로 간주될 수 있도록 하는 속도로, 영상 기록 시퀀스의 영상이 차례로 기록된다.
영상 기록 시퀀스로부터의 각각의 영상에서 반사 구역에 의해 전체적으로 커버된 표면적은, 영상 기록 시퀀스 동안 기록된 모든 개별 영상의 모든 반사 구역을 공통 영역(이후에 시퀀스 반사 구역으로 지칭됨)에서 조합함으로써 비롯된다. 그 다음, 영상 기록으로부터의 모든 영상의 반사 구역이 적어도 40% 이상, 바람직하게는 적어도 60%만큼 중첩되는 경우, 이러한 표면적은 적어도 거의 일정한 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 이러한 값은 고정된 값으로서 이해되어야 하는 것이 아니라, 전문가가 각각의 조건에 가능하게는 실험적으로 적응시킬 수 있는 전형적인 가이드라인 값으로서 이해되어야 한다. 원칙적으로, 명백하게 하나의 주기 미만인 광학 조건으로 인해, 패턴의 길이가 하나의 영상 지점 상에 매핑되는 한, 방법은 주효하다. 오목 거울 효과로 인해, 큰 패턴 영역을 영상 지점 상에 매핑하는, 표면의 오목한 곡률이 특히 중요하다. 결함 탐지를 위해, 40% 내지 70%의 중첩 영역으로 충분하며, 표면 법선의 추정(즉, 표면의 토폴로지의 추정)에서는, 60% 내지 80%의 중첩 영역이 있어야 한다. 표면의 형상 및 발생하는 결함의 유형에 따라, 각각의 검사 장치를 셋업할 때, 가능하게는 테스트 측정을 사용하여 실험적으로, 본 발명의 교시에 기초하여 전문가가 결정 및/또는 미리 한정할 수 있는 다른 영역도 발생할 수 있다. 즉, 영상 기록 시퀀스 내에 기록된 영상을 시간순으로 차례로 매우 고속으로 기록하는 것과 관련하여, 영상 기록 시퀀스의 제1 영상으로부터 마지막 영상까지의 물체의 이동으로 인한 표면의 시프트 경로가 너무 작아서, 제1 영상 및 마지막 영상의 반사 구역이 표면 상의 하나의 동일한 영역으로 간주될 수 있도록 하는 방식으로, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간을 선택하는 것이 본 발명에 따라 제안된다. 물체의 정지 시에 측정된 측정치와 비교하여, 측정 오차가 발생하며, 이는 크기가 감소할수록 위의 조건이 더 잘 충족된다.
(카메라 픽셀에 의해 또는 가능하게는 다수의 카메라 픽셀의 조합에 의해 한정된 최소 해상도로) 영상 지점에서 포착되는 표면 상의 반사 구역은, 기록 기하학적 구조(거리, 기록 각도) 및 기록 광학계에 의해 미리 한정된다. 표면 법선에 대한 반사각으로의 기록 장치 및 조명 장치의 배치로 인해, 2개의 장치 중 하나의 각도의 변화는 다른 장치에 대해서도 각각 재현되어야 한다. 이는 반사각의 변화를 비교적 고비용이 되게 만든다. 이는 기록 광학계의 변화에도 각각 동일하게 적용된다. 본 발명에 따라, 반사 구역에 매핑된 패턴 영역 및/또는 반사 구역의 크기는, 기록 장치 및/또는 조명 장치의 거리를 통해 비교적 간단한 방식으로 가변되거나 조정될 수 있다. 물론, 이는 또한 검사 장치의 구성의 변화를 필요로 한다.
본 발명에 따라, 본 발명에 의해 제안된 방법을 수행하는 경우, 다른 파라미터에 영향을 주기가 더 용이하다. 이제 방법을 수행하는 경우의 적합한 파라미터가 설명될 것이다. 시퀀스 반사 구역이 일정한 것으로 간주될 수 있도록 하는 방식으로, 물체의 이동의 미리 결정된 속도 및 방향에 따라, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간을 조정하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 아래에 열거된 조치 중 하나 또는 점증적으로 그 이상을 수행하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 수행하는 경우, 영상 지점의 크기가 설정되도록 제공될 수 있다. 가장 간단한 경우, 영상 지점의 크기는, (영상 기록 장치로서 사용되는) 카메라의 픽셀 해상도에 해당할 수 있다. 이는 카메라의 주어진 거리 및 카메라의 미리 결정된 초점 길이에 대해, 가능한 최고 해상도를 나타낸다. 카메라의 해상도가 더 높을수록, 표면 상의 영상 지점과 관련된 반사 구역이 더 작아지고, 표면 상에서 탐지 가능한 결함이 더 작아진다. 영상 지점의 크기를 변화시키기 위한 한 가지 옵션은, 카메라의 픽셀 해상도를 변경하는 것이다. 본 발명에 따른 바람직한 디지털 영상 기록을 위한 카메라의 픽셀 해상도는, 카메라의 기록 센서로서 사용되는 포토 칩(photo chip)에 의해 미리 결정되며, 노출 시간 동안, 개별 픽셀(센서 픽셀)은 이러한 픽셀 상에 입사하는 광을 포착(통합)한다. 해상도를 감소시킴으로써, 하나의 영상 지점을 형성하도록 카메라의 다수의 센서 픽셀을 조합하여, 영상 지점의 크기가 달성될 수도 있다. 또한, 하나의 영상 지점은 픽셀로 지칭될 수 있다. 그러나, 다수의 센서 픽셀이 조합되어 하나의 영상 픽셀을 형성하는 경우, 영상 픽셀 및 센서 픽셀은 상이하다.
일 실시형태에 따라, 영상 지점의 크기를 설정하는 단계는, 기록 장치의 기록 센서의 다수의 픽셀(센서 픽셀)을 조합하여 하나의 영상 픽셀을 형성함으로써 수행될 수 있다. 일 변형예에서, 물체의 이동 방향으로의 그리고 물체의 이동 방향에 횡방향으로의 조합된 픽셀의 수는, 본 발명에 따라 다양한 방식으로 선택될 수 있다. 하나의 영상 기록 시퀀스의 개별 영상의 반사 구역의 더 높은 커버리지를 각각 달성하기 위해, 더 낮은 해상도를 수용함으로써, 물체의 이동 방향으로 반사 구역의 크기를 증가시키는 것이 적절할 수 있다. 결과적으로, 물체의 이동 방향으로의 시퀀스 반사 구역이 확대된다. 이에 횡방향으로, 더 높은 해상도가 유지될 수 있다. 물체 및 이의 표면의 이동 방향에 횡방향으로의 해상도는, 기록 기하학적 구조에 의해, 즉, 본질적으로 영상 지점의 크기(가능한 최소 연장과 관련하여 영상 기록 장치의 기록 센서의 픽셀 크기에 의해 제한됨), 그리고 렌즈의 초점 길이 및 가시 거리에 의해 전적으로 결정된다. 이동 방향에 횡방향으로의 해상도는, 이동에 의해 영향을 받지 않는다.
이동 흐릿함(blur)은 이동의 종방향으로 전개된다. 영상 기록 동안의 카메라는, 노출 동안 이러한 영상 지점 상에 입사하는 모든 광을 하나의 영상 지점(기록 센서의 픽셀과 반드시 일치할 필요는 없는 영상의 픽셀)에 통합한다는 점으로 인해, 하나의 영상 지점 상에 매핑되는 모니터링된 표면은 이동 방향으로 확대된다. 이동 표면(영상 지점과 관련된 반사 구역으로도 지칭됨)과 관련하여, 영상 지점은, 말하자면, 길이가 신장된 것처럼 보인다. 여기서, "종방향" 및 "횡방향"은 이동 방향을 지칭하며, 반드시 카메라의 라인 및 열 방향과 일치할 필요는 없다. 경사진 시야각의 경우, 각각의 픽셀은, 카메라의 라인 및 열 방향에 대하여 상응하는 방식으로 경사지게 신장된 것처럼 보인다.
다중-영상 위상 시프트 방법 동안 기록되는 일련의 영상(영상 기록 시퀀스 동안)에서, 표면 상의 동일한 스폿이 모든 영상의 각각의 영상 지점(영상 픽셀)에 실제로 매핑되어야 한다. 그러나, 다수의 영상을 차례로 기록하는 경우, 이들은 이동 표면에 대하여 서로 시프트된다. 따라서, 이를 보정하기 위해, 본 발명에 따른 조치가 취해지고, 이로 인해, 상이한 영상의 반사 구역은 표면 상의 거의 동일한 스폿으로서 모니터링될 수 있다. 영상 지점의 크기의 변화는, 전술한 방식으로 이에 기여할 수 있다.
본 발명에 따라, 추가적인 조치는, 방법의 수행 동안 영상 기록 시퀀스의 지속 시간을 설정하는 단계일 수 있다. 영상 기록 시퀀스의 지속 시간, 즉, 하나의 영상 기록 시퀀스의 모든 영상을 기록하기 위해 필요한 시간은, 물체/표면의 미리 결정된 이동 속도에 대해, 제1 영상의 반사 구역에 해당하는 표면적이 마지막 영상의 기록까지 얼마나 멀리 시프트되는지를 결정한다. 이로부터, 시퀀스 반사 구역의 크기 및 개별 영상의 반사 구역의 중첩이 본 발명에 따라 설정된다. 기본적으로, 중첩이 더 클수록, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간이 더 짧아지는 것은 명백한 사실이다.
기록 센서의 최대 스캐닝 주파수, 및 기록 장치의 가능한 최단 노출 시간의 한계와는 별도로, 스캐닝 주파수(연속적인 영상 기록의 주파수로서 정의됨) 및/또는 노출 시간은 조정될 수 있다. 노출 시간이 더 짧을수록, 기록된 영상이 더 선명해지고(이동 흐릿함의 감소), 영상이 더 고속으로 연속적으로 기록될 수 있다(스캐닝 속도). 표면 상에 생성된 패턴의 휘도가 증가되거나/증가되고, 기록 광학계의 개구가 개방된다는 점에서, 노출 시간의 단축이 달성될 수 있다. 휘도를 증가시킴으로써/개구 개방을 확대시킴으로써(일반적으로 광학계의 더 작은 개구 수에 의해 한정됨), 노출 시간이 단축될 수 있다. 따라서, 높은 광도이지만 흐릿하게 할 수 있는 광도를 갖는 조명 장치를 사용하는 것이 타당하다.
적합한 조명 장치는 개별적으로 흐릿하게 할 수 있는 LED로 구성될 수 있으며, 개별적으로 흐릿해짐으로써 패턴을 생성할 수 있고, 함께 흐릿해짐으로써 총 광도를 조정할 수 있다. 기본적으로, 최대 광도로 조명 장치를 작동시키고, 적절하게 노출된 영상이 기록되는 시점까지, 노출 시간을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간을 조정하는 경우, 이하에 열거된 변수 중 적어도 하나가 조정될 수 있다: 영상의 노출 시간, 표면 상에 생성된 패턴의 휘도, 기록 센서의 스캐닝 주파수, 및/또는 영상 기록 시퀀스당 영상의 수. 모든 변수 또는 다수의 몇몇 변수를 조정하는 것도 가능하다.
따라서, 영상 기록 시퀀스의 지속 시간은, 물론 영상 기록 시퀀스당 영상의 수를 변화시킴으로써 본 발명에 따라 변화될 수도 있으며, 영상 기록 시퀀스의 단축은 영상의 수를 감소시킴으로써 달성될 수 있고, 그 반대로도 마찬가지이다.
또한, 본 발명에 따라, 조명 거리(또한 동시에 기록 장치와 패턴 사이의 가시 거리) 및 시야각을 선택함으로써, 측정 감도가 영향을 받을 수 있다. 더 평탄한 시야각(즉, 표면에 대하여 더 평탄함; 표면에 수직으로는 최대로 급격함)만큼 더 큰 거리는, 더 높은 감도를 유발한다. 특히, 미러링 및 확산 방식 둘 모두에서 부분적으로 반사 표면에서는, (예를 들어, < 30°) 및/또는 최대 조명 거리 사이의 더 평탄한 시야각 및 조명 각도를 선택하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 본 발명에 따라, 최대 조명 거리는, 조명 장치의 배치를 위해 가용 공간이 사용됨을 의미할 수 있다. 조명 거리(조명 장치와 표면 사이의 거리)는, 예를 들어, 기록 장치와 표면 사이의 거리보다 더 크도록 선택될 수 있으며, 전형적인 값은 1배 내지 예를 들어 10배의 범위에 있을 수 있다. 전문가는 각각의 적용 사례에 가능하게는 실험적으로 적응된 값을 선택할 것이며, 본 발명의 기본적인 교시에 따라, 더 작은 조명 각도 및 시야각 및/또는 (기록 장치와 조명 장치 사이의) 더 큰 조명 거리를 통하여, 많은 경우에 감도가 증가될 것이다.
다수의 영상을 기록하는 목적은, 기록된 영상 지점의 알려진 조명 패턴의 위치를 이로부터 식별하기 위해, 패턴의 위상을 결정하는 것이다. 이에 따라, 표면 상의 패턴의 왜곡으로부터 표면의 결함이 탐지될 수 있을 것이다. 일 실시형태에 따라, 예를 들어, 3개의 영상이 기록될 수 있다. 예를 들어, 패턴의 위상이 3개의 영상으로부터 명확하게 결정될 수 있도록, 생성된 패턴을 주기적으로 비대칭적으로 형성하는 것이 가능하다. 대안적으로, 예를 들어, 동일한 영상 기록 시퀀스 내의 상이한 영상 간에 스캐닝/영상 기록 주파수를 가변시킴으로써, 영상이 비대칭적으로 기록되면서, 패턴이 대칭적으로 주기적으로 형성될 수도 있다.
그러나, 본 발명에 따른 바람직한 일 적용예는, 동일한 영상 기록 시퀀스 내의 적어도 또는 정확하게 4개의 영상으로 스캐닝을 제공한다. 패턴 자체는, 예를 들어, 4개의 상이한 위상 위치에서 동일한 스캐닝 시퀀스로 기록되는, 휘도의 정현파 분포일 수 있다. 이로부터, 각각의 영상에서의 패턴의 위상은 간단한 방식으로 정확하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 연속적인 영상의 영상 기록 시퀀스에서 위상 위치 간의 위상 시프트는, 패턴의 주기 길이의 단지 1/4일 수 있다. 그러나, 영상 기록 시퀀스의 영상 간의 다른 위상 시프트도 가능하다.
본 발명의 추가적인 양태에 따라, 각각 하나의 영상 기록 시퀀스 동안 기록된 영상의 영상 지점에 기록된 조명 패턴의 가시 영역이 일정한 것으로 간주될 수 있도록 하는 방식으로, 조명 장치에 의해 조명 패턴이 생성될 수 있다.
영상 기록 시퀀스 동안 영상 지점에서 보이는 조명 패턴의 영역(패턴 영역)은, 이러한 패턴 영역이 영상 지점에서 여전히 전부 계속 보이고 패턴 영역의 기록된 강도가 크게 변화되지 않는 한, 일정한 것으로 간주될 수 있다. 이는 예를 들어, 영상 기록 시퀀스 동안의 기록된 강도가 10% 초과로, 바람직하게는 8% 이하로, 그리고 특히 바람직하게는 4% 이하로 변화되지 않거나, 다른 정의된 기준이 유지되는 경우에 추정될 수 있다. 기본적으로, 위에 이미 설명된 기준이 여기에도 적용된다.
이를 위해, 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 패턴 코스의 방향으로의 표면의 토폴로지에 따라, 강도 변화가 충분히 일정한 것으로 간주될 수 있도록(즉, 이는 강도 변화가 각각의 상황에 적절한 기준을 초과하지 않음을 의미함), 조명 패턴의 패턴의 주기 길이가 선택될 수 있다. 기준의 선택은, 시스템 및 특정 패턴이 셋업된 경우, 가능하게는 실험적으로 전문가에 의해 결정될 수 있다.
표면의 토폴로지는, 특히 표면 법선의 방향의 변화를 수반하는 이의 곡률에 의해 결정된다. 표면 법선의 방향은 반사각과 상관된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법으로 검사될 표면의 토폴로지를 통해, 검사 장치의 알려진 배치에 대한 결과적인 반사각을 통해, 조명 패턴의 어떤 패턴 영역이 영상 기록 시퀀스의 한정된 지속 시간 동안 영상 지점에 매핑되는지를 결정하는 것이 가능하다. 따라서, 주기 길이를 미리 한정함으로써, 전술한 기준이 유지되도록 하는 방식으로, 조명 패턴이 지정될 수 있다. 따라서, 방법은 한정된 검사 작업을 위해 유연하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 제안된 방법의 추가적인 양태에 따라, 물체의 이동 방향을 따라, 물체의 이동 방향에 횡방향으로, 또는 물체의 이동 방향을 따라 및 물체의 이동 방향에 횡방향으로 교대로, 주기적 패턴이 생성되도록 제공될 수 있다.
물체의 이동 방향을 따르는 패턴에서, 검사될 곡면에 대한 이미 설명된 이동 흐릿함 및 반사 구역의 시프트는, 반사각의 변화로 인해 영상 지점을 통하여 보이는 패턴 영역의 시프트와 중첩될 것이며, 이와 연계되어, 패턴의 강도가 이러한 방향으로 변화되기 때문에, 강도 변화와 중첩될 것이다.
이동 방향에 횡방향으로의 패턴의 경우, 반사 구역도 변화된다. 그러나, 물체의 이동 방향을 따르는 패턴이 동일한 강도를 포함하기 때문에, 반사각의 변화가 반드시 강도의 변화를 유발하는 것은 아니다. 영상 지점이 동일한 패턴 영역을 포착하고, 표면의 곡률이 이동 방향에 횡방향으로 영상 지점에서 포착되는 패턴 영역의 시프트를 유발하지 않는 한, 영상 지점에서 측정된 강도는 동일하게 유지된다.
본 발명에 따라, 물체의 이동 방향을 따라 또는 물체의 이동 방향에 횡방향으로 패턴의 정렬에 따라, 패턴의 주기 길이의 전술한 조정 동안, 이러한 차이가 고려될 수 있다. 특히, 이동 방향을 따르는 그리고 이동 방향에 횡방향으로의 패턴의 경우, 패턴의 주기 길이는, 본 발명에 따라 특히 바람직하게는 상이할 수 있다.
또한, 검사될 한정된 표면적의 물체의 표면의 알려진 곡률은, 결함이 없는 표면과 결함이 있는 표면 간에 구별하기 위해, 및/또는 결함 탐지의 일부로서 기록된 영상의 평가 시에 알려진(예상된) 표면 형상으로부터 비롯되는 편차를 보정하기 위해, 적합한 기준을 지정하도록 본 발명에 따라 사용될 수도 있다.
이동 방향을 따라 그리고 이동 방향에 횡방향으로 교대로 패턴을 생성함으로 인해, 상이한 결함, 특히 표면의 방향성 결함이 보다 신뢰 가능한 방식으로 체계적으로 포착될 수 있다.
본 발명에 따른 제안된 방법의 일 실시형태에서, 기록 장치는, 영상에 기록된 조명 패턴이 흐려지도록 포커싱될 수 있다.
이는 예를 들어, 기록 장치가 패턴 상에 포커싱되는 것이 아니라, 표면 또는 다른 한정된 지점 상에 포커싱된다는 점에서, 달성될 수 있다. 특정 개구 및 초점 설정을 미리 한정함으로써, 흐릿해지지만 표면이 정초점이도록, 영상에 조명 패턴을 매핑하기 위해, 본 발명에 따라 선택적으로 초점의 깊이/필드의 깊이도 선택될 수 있다. 이는 선명한 휘도 분포를 색이 바랜 것처럼 보이게 하는 효과가 있다. 따라서, 예를 들어, 단순히 교호하는 분리 가능한 명암 영역으로 구성되는 선명한 패턴이 거의 정현파 휘도 곡선으로서 매핑될 수 있다. 이 경우, 원하는 휘도 곡선을 생성하기 위한 추가적인 광학 요소가 필요 없이, 특히 간단한 조명 장치가 사용될 수 있다. 또한, 시프트된 패턴 영역이 영상 기록 시퀀스에 기록된 영상 상에 매핑되는 경우, 휘도 분포가 덜 선명해지며, 이는 특히 곡면에 긍정적인 효과를 가질 수 있고, 이에 연계된 효과를 가질 수 있다.
많은 경우에, 검사될 표면은 이상적으로 미러링되는 것이 아니라, 반-확산적으로(semi-diffusely) 반사된다. 반사는 비록 지향되지만, 비교적 큰 공간 각도로 산란되며, 이는 양방향성 반사율 분포 함수(BRDF)가 중간 폭의 산란 클럽(scatter club)을 가짐을 의미한다. 산란 클럽이 카메라 영상의 미러링된 패턴의 충분한 변조를 야기할 정도로 좁게 유지되고, 이상적인 미러링 표면은 아니지만, 반사에 기초하여 작용하는 것이 가능한 한, 이는 또한 영상의 패턴의 휘도 분포의 아주 유용한 워시아웃(wash-out)을 유발한다. 또한, 표면의 이러한 특성은, 패턴에 대한 카메라의 설명된 탈초점 설정을 통해 달성된 것과 유사한 효과를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, (이 경우 원하는) 흐릿함의 일부는 어떤 경우에도 표면 자체에 의해 생성되기 때문에, 이러한 (추가적인) 효과는 탈초점 설정 동안 고려되어야 한다.
반면에, 표면은 패턴이 여전히 관측될 수 있을 정도로 충분히 미러링되어야 한다. 따라서, 비교적 적은 미러링을 갖는 표면의 경우, 가능한 한 평탄한 시야각 및 조명 각도를 선택하고, 조명 거리를 확대하는 것이 바람직하다.
편향 측정 프로세스에 의해 본 발명에 따라 수행되는 표면의 검사 동안, 물체의 표면의 3차원 지형이 결정되는 경우 특히 바람직할 수 있다. 본 발명에 따른 제안된 방법과 마찬가지로, 기록 기하학적 구조 및 패턴 기하학적 구조가 알려져 있는 경우, 표면의 3D 지형도 결정될 수 있다. 이것이 수행될 수 있는 방법에 대한 다수의 옵션이 알려져 있다. 편향 측정 시에, 카메라(기록 장치)에 의해 방사되어 표면에서 미러링(반사)되는 가시광선이 입사하는 패턴의 지점이 결정된다는 점에서, 표면 상에 입사하는 광선의 편차가 결정된다. 따라서, 각각의 스폿에서 표면 법선에 따라 좌우되는 가시광선의 편향이 결정된다. 이와 같이 생성된 표면의 법선 필드로부터, 표면의 지형이 예를 들어, 통합에 의해 결정될 수 있다.
전술한 방법 또는 이의 일부 및/또는 아래에 설명되는 검사 장치의 특히 바람직한 사용은, 예를 들어, 제조 공정 동안 또는 이의 제조 후에, 웨브 생성물의 검사 또는 특히 처리된 곡면 또는 평탄한 표면의 검사로부터 비롯된다.
중요한 구체적인 전형적인 실시예는, 제조 동안 또는 제조 후에, FCCL 필름의 검사이다. FCCL 필름(가요성 구리 피복 적층물)은 가요성 인쇄 회로 기판의 제조를 위한 핵심 재료이다. FCCL 필름은 일반적으로 약 100 내지 150 ㎛의 두께를 포함하며, 일 표면측에서 또는 양쪽 표면측에서 구리 필름으로 적층되는 예를 들어, 폴리아미드 코어(일반적으로 플라스틱 필름)를 포함한다. 적층 동안, 본 발명에 따른 제안된 방법에 의해 탐지되는 접힘부(fold)가 생성될 수 있다. 또한, 표면 검사 동안, 적층 결함, 특히 소위 적층 접힘부(4)(도 1에 개략적으로 도시한 바와 같음) 또는 내측 접힘부(5)(도 2에 개략적으로 도시된 바와 같음)를 탐지하는 것이 바람직할 수 있다. 적층 접힘부에서는, 재료가 약간의 접힘부를 형성하였고, 이는 적층 공정 동안 다시 평탄하게 압착되었다. 내측 접힘부는, 그 안에 적층된 내측 플라스틱 필름의 접힘부로부터 전개된다.
필름이 매우 얇고, 이에 따라 표면이 접힘부에 의해 영향을 많이 받지 않기 때문에, 두 결함 모두 사람의 눈으로 탐지하기가 매우 어렵다. 필름의 표면 상에서 광의 직접 반사를 관측하는 경우에만, 결함이 탐지된다. 이는 구리 필름이 반-확산적으로 반사된다는 점에 의해 결집된다. 다른 적층 필름에서, 외형이 중요하며, 이는 작은 지형적 특성에도 불구하고, 이러한 결함에 의해 악영향을 받는다.
예를 들어, 페인팅된 용기 또는 차체와 같은 곡면의 검사에서, 검사 장치는 예를 들어, 각각의 조작 유닛에 의해 바람직한 실시형태에 따라 프로그래밍되며, 조명 장치 및 기록 장치 둘 모두가 표면에 대한 반사각으로 유지되도록, 곡면에 걸쳐서 안내된다. 따라서, 이 경우, 검사 장치는 대부분 고정된 물체에 대하여 이동된다. 이에 따라, 검사 장치에 대한 물체/물체 표면의 상대적 이동을 생성한다. 또 다시, 본 설명에서, 검사 장치에 대한 이동 물체의 언급이 있는 경우에, 이러한 유형의 상대적 이동이 언급된다. 가장 중요한 것은, 가능한 한 자주, 표면의 외형 또는 기능에 악영향을 줄 수 있는, 평탄한 최소 지형적 결함을 이러한 방식으로 만곡된 표면 상에서 확인하는 것이다. 흔히, 이러한 결함을 3차원 방식으로 측정(즉, 표면 및 결함의 3D 토폴로지를 결정)하는 것도 유용하다.
또한, 본 발명은 전술한 적용예에서 이의 사용 뿐만 아니라 물체의 표면의 광학 검사를 위한 검사 장치에 관한 것이다. 검사 장치는 조명 장치 및 기록 장치를 구비하며, 조명 장치 및 기록 장치는, 가시광선의 입사 스폿에서 표면 상에 수직으로 서 있는 표면 법선이 유출 가시광선과 반사된 가시광선 사이의 각도를 정확히 이등분하는 경우, 기록 장치로부터 방사되는 가시광선이 이후에 표면에서 반사된 가시광선으로서 조명 장치 상에 입사하도록 서로 정렬된다. 즉, 따라서, 검사 장치의 기록 장치 및 조명 장치는, 표면에 대한 반사각으로 배치된다. 조명 장치는, 영상 기록 시퀀스 동안 상이한 조명 패턴으로 시간적으로 주기적 패턴을 생성하도록 설계되며, 기록 장치는, 영상 기록 시퀀스 동안 조명 패턴의 생성과 동시에 표면 상에서 반사된 패턴의 영상을 기록하도록 설계된다. 검사 장치는, 검사 장치를 제어하기 위한 그리고 기록된 영상을 평가하기 위한 컴퓨팅 유닛을 더 포함하며, 컴퓨팅 유닛의 프로세서는, 전술한 방법 또는 이의 일부를 수행하도록 설계된다.
본 발명에 따른 제안된 검사 장치의 바람직한 실시형태에 따라, 조명 장치는, 행 또는 매트릭스로 배치된 개별적으로 제어 가능한 광 소자를 포함한다. 또한, 바람직하게는, 기록 장치는, 기록 광학계를 통해 기록 센서 상에 매핑된 영상을 기록하기 위한 기록 센서를 포함할 수 있으며, 기록 센서는, 행 또는 매트릭스로 배치된 개별 센서 픽셀(카메라 픽셀)을 포함한다.
예를 들어, 조명 장치는 조명 라인으로서 설계될 수 있으며, 조명 라인은, 바람직하게는 공급 방향(검사 장치에 대한 표면/물체의 이동 방향)에 횡방향으로 또는 공급 방향을 따라 배치된다. 일렬로 배치된 개별적으로 제어 가능한 조명 요소로 구성된 조명 라인은, 영상 기록과 동시에 개별적으로 스위칭될 수 있는, LED 모듈 또는 나란히 배치된 다수의 LED로 구성될 수 있다. 조명 장치는, 위상 시프트 프로세스를 위해 필요한 주기적 패턴을 고속으로 연속적으로 생성하기 위해 사용된다. 또한, 기록 장치는, 필요에 따라, 나란히 배치된 다수의 라인 카메라 모듈로부터 조립될 수도 있는 예를 들어, 라인 카메라로서 설계될 수 있다. 이러한 배치에서, 라인 카메라의 합성 영상 필드는, 표면 상의 라인(소위 스캔 라인)이다. 이러한 스캔 라인은, 표면의 상대적 이동 방향에 횡방향으로 정렬될 수 있으며, 라인 카메라의 픽셀 해상도에 따라 좌우되는 이의 길이(이에 횡방향으로 연장됨)와 비교하여, 이동 방향으로 일정한 매우 작은 폭을 또한 갖는다.
조명 라인은, 반사각으로 검사될 웨브(또는 표면 상의 원하는 검사 영역)의 전체 폭을 커버할 정도로 (이동 방향에 횡방향으로) 길 수 있다. 카메라 및 조명이 표면으로부터 동일한 거리에 배치된 경우, 각각의 면 상의 조명 라인은, 모든 카메라에 의해 관측되는 표면 상의 스캔 라인보다 개별 라인 카메라의 스캔 라인 폭의 약 절반까지 더 길어야 하며, 다른 거리의 경우, 이는 적절하다면 더 길거나 더 짧아야 한다.
(이동 방향으로의) 조명 라인의 폭은, 여전히 배치를 통해 측정될 수 있는 최대 표면 각도를 결정할 수 있다. 표면 각도가 최대 표면 각도보다 더 커지는 경우, 표면에 의해 반사된 카메라의 가시광선은 더 이상 조명 상에 입사하지 않으며, 카메라는 아무것도 보지 못한다.
또한, 방법은, 영역 스캔 카메라(매트릭스 배치)와 함께 사용하기 위해서도 적합하다. 이 경우, 이동 방향으로의 폭이 상당히 더 커지기 때문에, 스캔 라인은 영상 필드가 된다. 또한, 조명 라인의 폭은, 이동 방향으로 상응하게 확대될 수 있다. 일 변형예에서, 조명 라인 대신에, 조명 매트릭스가 사용될 수 있다. 이는 다수의 개별 LED 또는 LED 모듈로 구성되며, 이들은 영상 기록과 동시에 서로 독립적으로 모두 스위칭 가능한, 이음매 없이 연결된 다수의 조명 라인으로 배치된다. 따라서, 조명 라인의 폭은, 다수의 조명 라인이 동일한 방식으로 스위칭된다는 점에서, 간단한 방식으로 가변될 수도 있다.
조명 매트릭스는 웨브 방향에 횡방향으로 패턴을 스위칭하기 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 웨브 방향을 따라서도 그렇게 사용될 수 있다. 이것이 바람직한 이유는, 편향 측정 프로세스가 주로 표면 각도/표면 법선(즉, 주기적 패턴의 방향으로)을 측정하기 때문이다. 따라서, 조명 라인을 사용하는 경우, 이동 방향에 횡방향으로의 각도만이 측정될 수 있는 반면에, 조명 매트릭스를 사용하면, 모든 방향이 측정될 수 있으며, 바람직하게는, 이동 방향을 따라 그리고 이동 방향에 횡방향으로 2개의 방향이 측정될 수 있다.
도면으로서:
도 1은 전형적인 제1 결함이 있는 검사될 표면을 갖는 물체를 개략적인 단면도로 도시한다;
도 2는 전형적인 제2 결함이 있는 검사될 표면을 갖는 도 1에 따른 물체를 개략적인 단면도로 도시한다;
도 3a는 평탄한 표면의 검사를 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 검사 장치 상의 평면도를 도시한다;
도 3b는 도 3a에 따른 검사 장치의 측면도를 도시한다.
도 1은 전형적인 제1 결함이 있는 검사될 표면을 갖는 물체를 개략적인 단면도로 도시한다;
도 2는 전형적인 제2 결함이 있는 검사될 표면을 갖는 도 1에 따른 물체를 개략적인 단면도로 도시한다;
도 3a는 평탄한 표면의 검사를 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 검사 장치 상의 평면도를 도시한다;
도 3b는 도 3a에 따른 검사 장치의 측면도를 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시된 물체(1)는 인쇄 회로 기판을 위한 소재로서 사용되는 FCCL 필름으로서, 이의 표면(10)은 본 발명에 따른 검사 장치에 의해 검사된다. 이는 3개의 층, 중간 층으로서 중간 플라스틱 필름(3)으로 구성된 적층된 필름(1)이며, 그 위에 외측 구리 필름(2)이 적층된다. 물체(1)의 표면(10)은 전형적으로 표면 결함에 대해 검사된다.
이러한 표면 검사는, 적층 결함, 특히 소위 적층 접힘부(4)(도 1) 및 내측 접힘부(5)(도 2)를 탐지하기 위해서도 사용된다. 적층 접힘부(4)에서, 재료는 약간의 접힘부를 형성하였고, 이는 적층 공정 동안 다시 평탄하게 압착되었다. 그 안에 적층된 내측 플라스틱 필름(3)에 접힘부가 형성되었다는 점에서, 내측 접힘부(5)가 생성된다.
도 3b는 조명 장치(8) 및 기록 장치(7)를 갖는 검사 장치(9)의 측면도를 도시한다. 조명 장치(8) 상에는, 물체(1)의 표면(10)을 조명하는 상이한 조명 패턴(130)을 갖는 시간적으로 주기적 패턴(13)이 도시된다(도 3a에 따른 평면도를 또한 참조). 조명 패턴(130)은 휘도 분포(14)를 포함한다. 또한, 이로 인해, 패턴(13)이 표면(10) 상에 생성된다. 기록 장치(7)는 표면(10) 상의 패턴(13)을 영상으로 기록한다.
기록 장치(7)는, 다수의 영상 지점(12)을 갖는 영상을 생성하는 기록 센서(11)를 더 포함한다. 도시되지 않은 기록 장치의 광학계로 인해, (각각의) 영상 지점(12)으로부터 방사되는 가시광선(15)은 표면(10)에서 반사되며, 거기서 생성된 패턴(13)으로 조명 장치(8) 상에 반사된 가시광선(19)으로서 입사한다. 이러한 가시광선(15, 19)의 에지 광선은 도 3b에 도시된다. 에지 광선은 영상 지점(12)의 에지로부터 방사되며, 표면(10) 상의 반사 구역(17)을 한정한다. 반사각(α)으로 영상 지점(12)으로부터 방사되어 표면 상에 입사하는 모든 가시광선(15)은, 표면(10) 상의 반사 구역(17)에 놓이며, 반사된 가시광선(19)으로서 표면으로부터 반사각(α)으로 또한 반사된다. 본 발명의 배치에 따라, 기록 장치(7) 및 조명 장치(8)는 표면(10)에 대한 반사각(α)으로 배치되기 때문에, 이들은 패턴 영역(17)에서 조명 장치(8) 상에 입사한다.
반사각(α)은, 입사 가시광선(15, 19)(영상 지점(12)으로부터 방사됨)/유출(표면(10)으로부터 반사됨) 및 관련 표면 법선(16) 사이의 각도로서 정의된다. 가시광선(15, 19)에 속하는 표면 법선(16)은, 반사 지점(170)의 표면에 수직으로 연장되며, 가시광선(15, 19)은 표면(10) 상에 입사한다.
구체적으로, 도 3a는 FCCL 필름과 같은 물체(1)로서 이동 방향으로 이동하는 웨브 생성물과 같은 표면(10)의 폭을 따라 연장되는, 기록 장치(7)의 기록 센서(11)의 라인을 도시한다. 기록 장치(7)는, 기록 센서(11)의 하나의 센서 라인만을 갖는 라인 카메라로서 구성될 수 있거나, 이러한 다수의 센서 라인을 갖는 영역 스캔 카메라로서 구성될 수 있다. 영상 지점(12)은 하나 또는 다수의 센서 픽셀로부터 형성될 수 있다. 도시되지 않은 광학계를 통해, 기록 장치(카메라)의 영상 지점(12)은, 표면(10) 상의 반사 구역(17)을 포착한다. 가시광선(15)은 표면(10) 상에서 편향되며, 영상 기록의 시점에 패턴(13)의 각각의 조명 패턴(130)/패턴(13)의 영역으로 주어지는 패턴 영역(18)을 포착한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 조명 장치는, 표면(10)의 이동 방향(6)에 횡방향으로 정렬되는 조명 라인으로서 설계된다.
도 3b는 동일한 배치를 측면도로 도시하며, (모든 도면에서처럼 에지 광선으로 표시된) 가시광선(15, 19)의 반사는, 표면 법선(16)에 대한 반사각(α)으로 명확하게 인식 가능하다. 가시광선(15, 19)의 표시된 에지 광선은, 패턴(13)의 패턴 영역(18) 및 표면(10) 상의 반사 구역(17)의 크기/면적을 시각화한다.
도 3a 및 도 3b는 영상 기록 동안의 상태를 도시하며, 영상 기록의 짧은 노출 시간 동안, 이동 방향으로 이동하는 표면(10)의 이동은 무시될 수 있다고 가정된다. 그렇지 않은 경우, 기록된 영상은 일정한 이동 흐릿함을 나타나며, 이는 노출 시간을 단축함으로써 상쇄될 수 있다(조명이 충분히 밝은 경우).
이미 설명된 바와 같이, 영상 기록 시퀀스 동안, 다수의 영상이 본 발명에 따른 방법으로 시간순으로 기록된다. 영상 기록 시퀀스 동안 표면이 이동 방향(6)으로 이동하기 때문에, 영상 지점(12)은, 연속적으로 기록된 영상의 각각의 반사 구역(17)에서 동일한 표면적을 더 이상 발생시키지 않는다. 오히려, 표면(10) 상의 반사 구역(17)은, 연속적으로 기록된 영상에서 서로에 대하여 시프트된다.
이는 도 4a 및 도 4b에 도시되며, 영상 기록 시퀀스의 제1 및 마지막 영상 기록 사이의 표면(10)의 시프트(61)가 표시된다. 반사 구역(17a)은 제1 영상 기록의 반사 구역으로서 표시되며, 반사 구역(17b)은 영상 기록 시퀀스로부터의 마지막 영상 기록의 반사 구역으로서 표시되고, 각각은 90°만큼 회전된 음영으로 도시된다. 중첩 영역에서는, 2개의 음영이 겹쳐진다. 기록 시퀀스의 모든 영상에 걸친 전체 반사 구역(17)은, (개별 기록의 반사 구역에 대해 전체적으로 커버된 표면(10)에 대해) 상응하게 확대된다. 그 효과는, 이미 설명된 이동 흐릿함에 대해서도 기본적으로 유사하며, 그 차이점은, 전체 반사 구역이 하나의 영상에 통합된다는 점이다. 이에 따라, 적어도 이동 흐릿함이 인식되는 한, 영상을 흐려 보이게 한다.
기록 기하학적 구조는 평탄한 표면에 대해 변화되지 않기 때문에, 표면(10)의 시프트는 패턴 영역(18)에 어떠한 영향도 주지 않는다; 이는 기록 시퀀스 동안 계속 변함이 없으며, 물론 이미 설명된 바와 같이, 패턴 조명이 생성되어 위상 시프트된다. 그러나, 이는 명확성의 이유로 도 4a에 도시되지 않는다.
도 4b는 도 4a와 동일한 상황을 측면도로 도시한다. 영상(a)의 기록 동안의 표면 법선(16a)은, 그 시점에, 영상(b)의 기록 동안의 표면 법선(16b)과 동일한 위치에 있었으며, 이는 여기서 배치의 순간적인 기록으로서 나타낸다. 평탄한 표면(10)으로 인해, 표면 법선(16a 및 16b)의 정렬은 동일하며, 패턴 영역(18)도 변화되지 않는 효과가 있다.
도 3c 및 도 4c는 검사 장치(9)의 배치를 도시하며, 조명 장치(8)는, 표면(10)의 이동 방향(6)을 따라 정렬된 조명 라인을 포함한다. 이는 상응하게 제어되는, 매트릭스 조명 장치에 의해 또는 라인 조명 장치(상응하게 정렬된 라인을 가짐)에 의해 달성될 수 있다. 평탄한 표면으로 인해, 도 3a, 도 3b, 및 도 4a, 도 4b에 도시된 것과 유사한 상황이 이러한 배치에도 발생한다. 상세한 설명은 위의 설명을 참조한다.
도 3d 및 도 4d는 도 3c 및 도 4c의 배치와 유사한 검사 장치(9)의 배치를 도시하며, 조명 장치(8)의 조명 라인 뿐만 아니라, 기록 센서(11)의 센서 라인은, 표면(10)의 이동 방향(6)을 따라 정렬된다. 따라서, 기록 장치는, 라인 카메라(단지 하나의 센서 라인만을 가짐)로서 또는 매트릭스 카메라(나란히 배치된 다수의 센서 라인을 가짐)로서 설계될 수 있다. 평탄한 표면으로 인해, 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시된 배치와 유사한 상황이 이러한 배치에도 발생한다. 상세한 설명은 위의 설명을 참조한다.
표면이 실제로 평탄하지 않는 경우, 도면은 상이하다. 이는 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d/도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d에 도시된다. 도면 및 배치는, 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d/도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d와 관련된 도면 및 배치를 참조하여 설명된 도면 및 배치에 해당한다. 따라서, 전반적인 설명에 비추어, 위를 참조해야 한다. 표면 법선(16, 16')의 정렬에 영향을 주고 가시광선(15, 19)의 반사에 영향을 주는, 표면(10)의 곡률로 인해, 영상 기록 시퀀스의 상이한 영상에 대해, 결과적으로 상이한 패턴 영역(18a, 18b)이 발생한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 각각 하나의 영상, 예를 들어, 영상 시퀀스의 제1 영상에 대한 상황을 도시한다. 도 5a는 본질적으로 도 3a에 해당하며, 만곡된 방식으로 도시된 표면(10)의 면은, 이동 방향(6)에 횡방향으로 연장되는 것으로 표면(10)의 곡률을 나타낸다. 그 다음, 표면(10)의 곡률로 인해, 평면도에서, 가시광선은 직선으로서 반사되는 것이 아니라, 반사 지점(170, 170')에서 편향된다. 이에 상응하게, 반사된 가시광선(19)은, 도 3a에 따른 패턴 영역(18)의 그것과는 상이한 스폿에 있는 패턴 영역(18)의 패턴(13) 상에 입사한다. 이에 상응하게, 도 5b는 표면 법선(16 및 16')이 반사 지점(170, 170')에서 상이하게 정렬됨(그리고 이에 따라, 상이한 참조 부호로 표시되었음)을 도시한다. 따라서, 반사각(α, α')도 상이하다.
도 6a 및 도 6b는 반사 구역(17a)(기록 동안 도 5a, 도 5b에서 재현된 가시광선(15, 19)의 경우) 및 반사 구역(17b)(도 6a, 도 6b에서 재현된 가시광선(15, 19)의 경우)을 중첩 영역(171)과 함께 도시한다. 패턴 영역(18a 및 18b) 및 이들의 중첩 영역(181)이 상응하는 방식으로 도시된다.
영상 지점(12)은, 에지 가시광선(15)(표면(10)에서 미러링되기 전)/(19)(표면(10)에서 미러링된 후)에 의해 제한된 패턴의 영역(18, 18a, 18b)으로 기록 센서(11)에 조명되며, 이러한 영역(18, 18a, 18b)은, 기록 장치(7)에서 표면(10)의 반사 구역(17, 17a, 17b)에 걸쳐서 패턴(13) 상에 매핑된다. 그러나, 각각의 가시광선(15)은, 이러한 스폿에 존재하는 표면 법선(16, 16', 16a, 16a'/16b, 16b')에 따라 편향된다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d에서, 시퀀스의 제1 영상의 상황이 도시된다. 또 다시, 영상 센서(11)의 카메라 픽셀(12)은, 에지 광선(15)(표면에서 미러링되기 전)/(19a)(표면에서 미러링된 후)에 의해 한정된 패턴의 영역(18)에 의해 조명되며, 이러한 영역(18)은 카메라에서 표면(10)의 영역(17a)에 걸쳐서 패턴(13) 상에 매핑된다. 그러나, 이제 가시광선(15)은, 이러한 스폿에 존재하는 표면 법선(16a/16b)에 따라 편향된다. 각각의 영상 기록 시퀀스의 각각의 마지막 영상의 상황은 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d에 도시된다. 이제 패턴(13)의 영역(18b)은, 영상 지점(12)의 시프트된 표면(10)에 걸친 영역(17b)에 걸쳐서 매핑된다. 이제 표면 법선(16b, 16b')은, 카메라로부터 방사되는 에지 광선(15)의 미러링을 위해 적절하다. 이들은 제1 영상(도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d)의 그것들과 상이하기 때문에, 영상 지점(12)에서 보이는/매핑되는 조명 장치(8)에서의 조명 패턴(130)의 영역도 시프트된다. 전체적으로, 제1 기록으로부터 마지막 기록까지의 영상 시퀀스 동안, 영상 지점(12)은, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d의 표면(10)의 영역(17)에 걸쳐서 그리고 이에 따라 패턴(13)의 전체 영역(18)에 걸쳐서 이어진다. 영상 지점(12)은, 표면(10) 상의 반사 구역(17a 및 17b)에 그리고 패턴(13) 상의 패턴 영역(18a 및 18b)에 모두 위치되는 영역을 발생시킨다. 이는, 즉 영상 지점(12)은, 전체 영상 시퀀스 동안 17a 또는 17b/18a 또는 18b에만 존재하는 영역을 발생시키지 않는다.
그러나, 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d에서의 비율은 사실적이지 않음을 유의해야 한다. 또한, 교차 음영으로 도시된 절단 영역(171, 181)은 각각 사실적인 변수에 해당하는 것이 아니라, 예시적인 목적을 제공하여 이해를 촉진시키는 역할만을 한다. 사실상, 적어도 패턴(13)/조명 패턴은, 영상 지점(12)의 도시된 크기에 비해 훨씬 더 긴 파장이어야 하므로, 영상 지점(12)은 파장의 작은 분율만을 커버한다. 크기에 관한 비율이 사실적이었다면, 그 원리가 더 이상 도면에서 인식될 수 없다.
이미 설명된 바와 같이, 다중-영상 위상 시프트 프로세스 동안 기록되는 영상 기록 시퀀스에서, 표면(10)의 동일한 스폿(즉, 동일한 반사 구역(17))은, 각각의 영상 지점(12)의 모든 영상에 실제로 매핑되어야 한다. 다수의 영상이 차례로 기록되는 경우, 이들은 이동 표면(10)에 대하여 서로 시프트된다. 영상 시퀀스 동안 영상 지점(12)에 의해 기록되는 것이 본 발명의 측면에서 여전히 "거의 동일한 스폿"으로 간주될 수 있는지 여부에 대한 평가를 위해 결정적인 것은, 기록 장치(7)의 표면(10)에 걸친 주기적 패턴(13)의 매핑이 영상 시퀀스 동안 어느 정도 변화되는지에 따라 궁극적으로 좌우된다. 결과적으로, 이는 한편으로는, 패턴(13)(조명 패턴(130)) 자체 및 표면(10)으로부터의 이의 거리에 따라 좌우되며, 다른 한편으로는, 전체 영상 시퀀스 동안 영상 지점(12) 상에 매핑되는 반사 구역(17)에 따라, 그리고 이러한 영역(반사 구역(17))이 어떻게 변화되는지에 따라 좌우된다. 반사 구역의 면적은, 광학 픽셀 해상도(즉, 하나의 픽셀 상의 시야 평면에 매핑된 영역), 노출 시간, 노출 시퀀스의 지속 시간, 및 이동 속도(즉, 완전한 영상 시퀀스 동안, 표면(10)이 얼마나 멀리 이동하는지)에 따라 좌우된다. 패턴 영역(18)의 변화는, 표면 지형(특히, 표면 법선의 변화)에 따라 좌우된다.
위상 시프트 프로세스가 수행되어야 하는 경우, 패턴(13) 및 영상 지점(12)(고정된 표면(10)의 경우에도)은 서로 매칭되어야 하므로, 조명 패턴(130) 상의 영상 지점(12)에 의해 커버되는 조명 패턴(130)의 그러한 부분에서, 휘도는 거의 일정한 것으로 간주될 수 있으며/중간 휘도는 실제로 영상 지점(12)에서 측정된 휘도를 나타낸다. 또한, 검사 장치(9)가 이를 인식할 수 있을 정도로 충분히, (탐지될 결함으로 인한) 필요한 최소 표면 편향에 대한 휘도가 변화되는 그러한 정도까지, 휘도가 변화되도록 허용된다. 전자는, 반사 구역(19)으로서 영상 지점(12)에 의해 커버되는 표면(10)이 거의 평탄한 것으로 간주될 수 있는 경우이다. 그렇지 않은 경우, 추가적인 정보 없이는 지형 측정이 더 이상 가능하지 않다; 여전히 탐지될 수 있는 모든 것에는 표면 편차가 존재한다. 또한, 측방향 해상도(즉, 표면 상의 영역의 크기)는, 검사 동안 식별되어야 하는 최소 표면 편차가 여전히 해상되도록 조정되어야 한다.
이동 표면(10)의 경우, 영상 기록 시퀀스 동안, 더 큰 영역(도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 예를 들어 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d의 표면(10) 상의 전체 반사 구역(17))이 영상 지점에 의해 커버되는 것이 추가로 고려되어야 한다. 이는 측방향 해상도에 영향을 준다. 표면이 추가적으로 만곡된 경우, 패턴(13)의 더 큰 패턴 영역(18)이 하나의 영상 지점에 의해 추가적으로 커버된다. 이는 깊이 해상도에 영향을 준다. 영상 기록 시퀀스의 영상의 기록 동안 표면(10)이 이동하는 경우, 결정 요인은, 영상 지점(12)의 각각의 가시광선(15, 19)이 조명 패턴(130)을 어떻게 스윕하는지이다(패턴(13)의 순간적인 기록).
평탄한 표면(10)의 경우, 이러한 효과는 어쨌든 도 3 및 도 4에 따라 발생하지 않는다. 따라서, 기록 시퀀스의 영상에서 상이한 기록된 패턴 영역을 매핑하기 때문에, 오차가 발생하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 이는 영향을 받지 않는 경우에 측정 오차가 없는 경우에만 적용된다. 표면 상에 임의의 결함이 발생하는 즉시(또는 이것이 어쨌든 만곡된 경우), 이는 더 이상 적용되지 않는다. 따라서, 측정 오차의 경우에도, 도 5 및 도 6에 도시된 경우가 발생한다.
본 발명에 따른 방법 및 각각의 검사 장치로 인해, 시스템은, 완전한 영상 기록 시퀀스를 위한 노출 시간/전체 기록 시간 동안에도 전술한 조건이 유지되도록 설계된다. 이를 위해, 영상 기록 시퀀스의 영상은, 기록 동안의 표면(10)의 시프트가 너무 작아서 각각의 영상 지점(12)이 표면(10) 상의 영역(반사 구역(17))을 커버할 정도로 빠르게(이는 여전히 일정한 것으로 간주될 수 있음), 차례로 시간순으로 기록된다. 또한, 패턴(31)의 주기 길이는, 영상 기록 시퀀스의 기록 동안 표면에서 미러링되거나 반사되는 기록 장치(7)의 가시광선(15, 19)에 의해 스윕되는 영역이 여전히 일정한 것으로 간주될 수 있도록/이로 인해 발생하는 오차가 필요한 깊이 해상도보다 더 작도록 설계된다.
표면(10)이 더 강하게 만곡될수록, 영상이 더 고속으로 기록되어야 하고, 패턴(13)은 보다 장파가 되어야 한다. 그러나, 두 조건 모두는, 실제로 검사되어야 하는 표면(10) 상의 그러한 영역에 대해서만 유지되어야 한다. 이들은, 대부분의 경우에, 구조상으로 결함이 없는 표면 영역, 및 평탄하고 지형적인 장파 결함이 존재하는 그러한 영역이다. 또한, 대부분의 표면은, 매우 작고, 대부분 매우 급격한 지형적 결함을 갖는다. 이러한 결함과 관련하여, 대부분의 경우, 조건은 더 이상 유지될 수 없으며, 이는 고정된 경우에 대부분 이미 적용된다. 여기서 수행될 수 있는 모든 것은, 이러한 결함을 탐지(결함의 탐지)하는 것이지만, 이들을 측정(지형을 측정)하는 것은 더 이상 가능하지 않다.
전체 영상 기록 시퀀스에 대해 필요한 측방향 해상도가 달성되도록 하기 위해, 매우 높은 영상 기록 주파수가 방법을 위해 필요하다. 결과적으로, 이들은 매우 짧은 노출 시간을 필요로 하며, 이는 결과적으로 매우 밝은 조명을 필요로 한다.
이러한 맥락에서 매우 바람직한 방식으로 사용되는 위상 시프트 방법의 경우, 패턴(13)(즉, 각각의 조명 패턴(130))이 정현파 휘도 곡선인 경우 가장 바람직하다. 이는 전형적으로 예를 들어, 표면 상에 투영되는 스크린 또는 패턴을 사용하여 달성된다. 만곡 곡선(sinus curve)은 이를 통해 매우 양호하거나 완벽한 방식으로 표현될 수 있다. 안타깝게도, 이러한 조명으로 경제적으로 정당한 비용으로 달성 가능한 휘도는 흔히 충분하지 않으며, 가능한 영상 주파수는 제한되므로, 이들이 저속 프로세스에서만 사용될 수 있다.
개별 LED, 또는 다수의 단일 LED로 구성되는 심지어 개별 LED 모듈이 별도로 제어될 수 있는, LED 라인 또는 LED 매트릭스를 통해, 카메라의 영상 기록과 동시에, 필요한 휘도 및 필요한 스위칭 주파수가 모두 달성될 수 있다. 또는 다수의 라인이 조합되어 매트릭스를 형성할 수 있다.
가장 간단한 형태로, 개별 LED/LED 모듈만이 스위칭 온 또는 오프될 수 있다. 이는 실제로 원하는 휘도 곡선의 단지 대략적인 근사치인 직사각형 휘도 곡선만이 달성될 수 있음을 의미한다. 이는 위상 시프트 방법을 수행하기에 이미 충분하지만, 정확도가 제한된다. 다양한 조치를 취함으로써, 원하는 곡선에 대한 보다 양호한 근사치가 달성될 수 있다. 정현파 곡선에 더 가까울수록, 정확도가 더 좋아진다. 개별 LED를 위한 중간 휘도가 또한 설정될 수 있도록, 조명 라인/조명 매트릭스가 변형될 수 있다. 따라서, LED 또는 LED 모듈의 크기에 따라, 정현파 곡선의 양호한 근사치가 달성될 수 있다. 이는 예를 들어, 개별 LED/LED 모듈이 실제 노출 시간 동안에만 때때로 연결된다는 점에서 가능하다. 그러나, 이러한 방법은, 이 경우 초고속 제어 전자 장치가 필요하기 때문에 비용이 많이 든다. 본 발명에 따른 바람직한 솔루션은, 패턴이 카메라 상에 흐릿하게 매핑될 수 있게 한다. 이는 이미 설명되었으며, 여기서 반복되지 않는다.
위의 설명의 측면에서, 카메라 및 영상 기록 장치의 용어는 동의어로 사용됨을 유의한다. 카메라와 관련하여 개시된 모든 특징 및 기능은 영상 기록 장치에도 상응하게 적용되며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
참조 부호의 목록:
1: 물체
2: 구리 필름
3: 플라스틱 필름
4: 제1 결함
5: 제2 결함
6: 이동 방향
61: 시프트
7: 기록 장치
8: 조명 장치
9: 검사 장치
10: 표면
11: 기록 센서
12: 영상 지점
13: 패턴
130: 조명 패턴
14: 휘도 분포
15: 가시광선
16: 표면 법선
17: 반사 구역
170: 반사 지점
171: 개별 영상의 반사 구역의 절단 영역
18: 패턴 영역
181: 개별 영상의 패턴 영역의 절단 영역
19: 가시광선
α: 반사각
Claims (14)
- 검사 장치(9)에 의해 물체(1)의 표면(10)을 광학적으로 검사하기 위한 방법으로서,
상기 검사 장치(9)의 조명 장치(8)에 의해, 상이한 조명 패턴(130)을 갖는 시간적으로 주기적 패턴(13)이 영상 기록 시퀀스 동안 상기 표면(10) 상에 생성되며,
상기 영상 기록 시퀀스에서, 상기 검사 장치(9)의 영상 기록 장치(7)에 의해, 상기 표면(10) 상의 상기 패턴(13)의 다수의 영상이 기록되고,
상기 상이한 조명 패턴(130) 중 하나를 생성하는 단계는, 상기 패턴(13)의 상기 영상 중 하나의 영상 기록과 각각 동기화됨으로써, 상기 영상 기록 시퀀스로부터의 각각의 영상은, 상기 상이한 조명 패턴(130) 중 알려진 조명 패턴(130)으로 각각 기록되며;
상기 패턴(13)의 위상은, 적어도 하나의 영상 지점에서의 일련의 기록된 알려진 조명 패턴(130)으로부터 결정되고;
상기 표면(10) 상의 결함(4, 5)은, 상기 생성된 알려진 조명 패턴(130)으로부터 적어도 하나의 영상에 기록된 상기 조명 패턴(130)의 편차로부터 탐지되며;
상기 조명 장치(8) 및 상기 영상 기록 장치(7)는 반사각(α)으로 배치되고,
상기 표면(10)의 검사 동안, 상기 물체(1)는 상기 검사 장치(9)에 대하여 이동되며,
상기 영상 기록 시퀀스의 지속 시간은, 상기 영상 기록 시퀀스로부터의 각각의 영상에서 반사 구역(17a, 17b)에 의해 전체적으로 커버된 표면적으로서 정의되는 시퀀스 반사 구역(17)이 일정한 것으로 간주될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는,
검사 장치(9)에 의해 물체(1)의 표면(10)을 광학적으로 검사하기 위한 방법. - 제1항에 있어서,
상기 영상 지점(12)의 크기는, 상기 방법의 수행 동안 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 영상 지점(12)의 크기를 설정하는 단계는, 상기 기록 장치(7)의 기록 센서(11)의 다수의 픽셀을 조합함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영상 기록 시퀀스의 지속 시간은, 상기 방법의 수행 동안 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제4항에 있어서,
상기 영상 기록 시퀀스의 지속 시간을 설정하는 경우, 아래에 열거된 변수 중 적어도 하나, 즉,
- 영상의 노출 시간;
- 상기 표면(10) 상에 생성된 상기 패턴(13)의 휘도;
- 상기 기록 센서(11)의 스캐닝 주파수;
- 영상 기록 시퀀스당 영상의 수 중 적어도 하나가 조정되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 영상 기록 시퀀스 동안 기록된 상기 영상의 상기 영상 지점(12)에서 보이는 상기 조명 패턴(130)의 영역이 일정한 것으로 간주될 수 있도록, 상기 조명 패턴(130)이 상기 조명 장치(7)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 조명 패턴(130)의 상기 패턴(13)의 주기 길이는, 상기 패턴 코스의 방향으로의 상기 표면(10)의 토폴로지에 따라, 강도 변화가 충분히 일정한 것으로 간주될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물체(10)의 이동 방향을 따라, 상기 물체(10)의 이동 방향에 횡방향으로, 또는 상기 물체(10)의 이동 방향을 따라 및 상기 물체(10)의 이동 방향에 횡방향으로 교대로, 상기 주기적 패턴(13)이 생성되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영상에 기록된 상기 조명 패턴(130)이 흐릿하도록, 상기 기록 장치(7)가 포커싱되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면(10)의 검사 동안, 상기 물체(1)의 상기 표면(10)의 3차원 지형이 편향 측정 프로세스에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법. - 웨브 생성물 또는 처리된 표면(10)의 검사를 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법의 사용.
- 조명 장치(8) 및 기록 장치(7)를 통해 물체(1)의 표면(10)을 광학적으로 검사하기 위한 검사 장치로서,
가시 광선(15, 19)의 입사 스폿에서 상기 표면(10) 상에 수직으로 서 있는 표면 법선(16)이 유출 가시광선(15)과 반사된 가시광선(19) 사이의 각도를 정확히 이등분하는 경우, 상기 기록 장치(7)로부터 방사되는 가시광선(15)이 상기 표면 상에서 반사된 가시광선(19)으로서 이후에 상기 조명 장치(8) 상에 입사하도록 하는 방식으로, 상기 조명 장치(8) 및 상기 기록 장치(7)가 서로 정렬되며,
상기 조명 장치(8)는, 영상 기록 시퀀스 동안 상이한 조명 패턴(130)을 갖는 시간적으로 주기적 패턴(13)을 생성하도록 설계되고,
상기 기록 장치(7)는, 상기 조명 패턴(130)의 생성과 동시에, 상기 영상 기록 시퀀스 동안 상기 표면(10) 상에서 반사된 상기 패턴(13)의 영상을 기록하도록 설계되며,
상기 검사 장치(9)는, 상기 검사 장치(9)를 제어하기 위한 그리고 상기 기록된 영상을 평가하기 위한 컴퓨팅 유닛을 포함하고,
상기 컴퓨팅 유닛의 프로세서는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
조명 장치(8) 및 기록 장치(7)를 통해 물체(1)의 표면(10)을 광학적으로 검사하기 위한 검사 장치. - 제12항에 있어서,
상기 조명 장치(8)는, 행 또는 매트릭스로 배치된 개별적으로 제어 가능한 광 소자를 포함하며,
상기 기록 장치(7)는, 기록 광학계를 통해 상기 센서(11) 상에 매핑된 영상을 기록하기 위한 센서(11)를 포함하고,
상기 센서(11)는, 행 또는 매트릭스로 배치된 개별 센서 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 검사 장치. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 기록 장치(7) 및 상기 조명 장치(8)는, 상기 각각의 가시광선(15, 19)과 상기 표면(10) 사이에 평탄한 시야각 및 조명 각도가 제공되도록 배치되거나/배치되며, 상기 표면(10)과 상기 조명 장치(8) 사이에 큰 조명 거리가 제공되는 것을 특징으로 하는, 검사 장치.
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