CN103196554B - 光源光强均一性测调系统及测调方法 - Google Patents

光源光强均一性测调系统及测调方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光源光强均一性测调系统及方法，该系统包括光强测试板；光源和图像采集模块，向测试板照射光、采集其上的色差变化图像；微处理器，与图像采集模块连接，通过控制模块与光源连接，微处理器将色差变化图像与其内部存储的比色标准进行比较，获得测试板上整个面的光强分布，判断光源所发出的光强均一性是否良好，并通过控制模块对光源的光强进行调整。本发明借助于光强测试板，能够一次测定整个照射面的光强，获得一个随时间变化的光强面的图像，对整个光强的均匀程度也可以精确的显示出来，可用于封框胶固化、镀膜、刻蚀等设备的光强均一度调试，省时省力，数据精确。

Description

光源光强均一性测调系统及测调方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别是涉及一种光源光强均一性测调系统及测调方法。
背景技术
传统测量紫外线光强均一性的测调系统只能进行点测量，在做紫外线固化机的光强均一性（光线照射的均匀度）测调时，要多次测量，然后再进行数据整理，最后分析调解光强的均一性，这样有很大的弊端，就是不能同时对多点进行测量，测量出的数据是不同时间的测定数据，不仅浪费大量时间，而且精度很低，也不直观。
发明人在相关技术研究过程中看到光致变色现象相关资料，光致变色指的是某些化合物在一定波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。
现有技术中有一种变色材料做成的光强测试结构，如图1所示，是在两层基板1之间同时设置第一金属氧化物薄膜2和第二金属氧化物薄膜3，两种薄膜分别镀设在两层基板上且两基板的镀膜面相贴附，从而在两层基板1之间形成金属氧化物薄膜夹层，当光照射在夹层上时，电子在两层薄膜之间进行转移，金属氧化物的价态发生转变，夹层颜色随之发生改变，同时具有光致变色和电致变色特性。
因此，发明人基于上述技术提出一种新的测调光强均一性的系统和方法。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何快速、精确地对光强的均一度进行测试和调整。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光源光强均一性测调系统，其包括：光强测试板、光源、图像采集模块、微处理器和控制模块;
所述光强测试板包括第一基板、第二基板以及位于两基板之间的光致变色材料；
所述光源用于向所述光强测试板照射光；
所述图像采集模块用于采集光强测试板的色差变化图像；
所述微处理器与所述图像采集模块连接，接收所述色差变化图像并将色差变化图像与微处理器内部存储的比色标准进行比较，获得所述光强测试板整个面的光强分布，判断光源所发出的光强均一性情况；所述微处理器通过所述控制模块与所述光源连接，根据判断结果由所述控制模块对光源的光强进行调整。
其中，所述光强测试板的第一基板一面上镀有氢氧化镍薄膜，所述第二基板一面上镀有二氧化钛薄膜，所述两基板的镀膜面相贴附；所述光源为紫外光源。
其中，所述光源光强均一性测调系统还包括：
探测器，与所述微处理器相连，测量所述光源照射的光强信息，将所述光强信息传送至所述微处理器，以校正微处理器内存储的所述比色标准。
其中，所述探测器有多个，间隔分布在所述光强测试板放置区域上方，对所述光源照射的光强信息进行多点采集。
其中，所述探测器与所述微处理器之间通过信号处理模块连接，所述信号处理模块对探测器采集的多点光强信息进行分析处理，将所述探测器所采集的光强值和位置值传送至微处理器。
本发明还提供了一种光源光强均一性测调方法，其包括以下步骤：
获取色差变化图像；
将所述色差变化图像与比色标准进行比较，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况；
根据判断结果，调整光源光强。
其中，所述色差变化图像是一个时间段内连续采集获得。
其中，分析处理所述色差变化图像，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况包括将所述色差变化图像与比色标准进行对照，获得各个位置值所对应的光强值、以及各个位置值所对应的光强值随时间变化的曲线。
其中，所述光源光强均一性测调方法还包括以下步骤：测量光源照射的光强信息，以对所述比色标准进行校正。
其中，根据判断结果，调整光源光强包括调整供应电压来调整光源光强。
（三）有益效果
上述技术方案所提供的光源光强均一性测调系统及方法，借助于光强测试板，能够一次测定整个照射面的光强，获得一个随时间变化的光强面的图像，对整个光强的均匀程度也可以精确的显示出来，可应用于封框胶固化设备、镀膜、刻蚀等设备的光强均一度调试，省时省力，而且数据详实精确。
附图说明
图1是现有技术中变色材料做成的光强测试结构简图；
图2是本发明实施例中制备光强测试板的过程示意图；
图3是本发明实施例中光源光强均一性测调系统的结构示意图。
其中，1：基板；2：第一金属氧化物薄膜；3：第二金属氧化物薄膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供了一种光源光强均一性测调系统，参照图3所示，该测调系统包括：光强测试板、光源、图像采集模块和微处理器；光源用于向所述光强测试板上照射光，图像采集模块用于采集光强测试板的色差变化图像；微处理器与所述图像采集模块连接，接收光强测试板的色差变化图像并将色差变化图像与微处理器内部存储的比色标准进行比较，获得光强测试板整个面的光强分布，判断光源所发出的光强均一性情况；微处理器还通过控制模块与光源连接，由控制模块对光源的光强进行调整。
下面以对紫外光源的光强均一性进行测试和调整为例进行详细介绍，其中，光源选择紫外光源，光强测试板选择紫外光强测试板。紫外光强测试板是基于一种新型光致变色材料而设计，这种材料随着光线照射强度加大或施加微小电压，能够从透明向不透明状态过渡。本实施例所采用的紫外光强测试板结构如图1所示，是在两层基板1的表面上分别镀上氢氧化镍（Ni(OH)2）薄膜和二氧化钛（TiO2）薄膜，然后将两基板的镀膜面相贴附，以在两层基板1之间形成钛-镍夹层，当紫外光照射在钛-镍夹层上时，电子从Ni(OH)2薄膜移向TiO2薄膜，Ni(OH)2转变为高价的镍的氧化物（Ni3+和Ni4+），夹层由灰变黑。
本实施例中紫外光源光强均一性测调系统以应用在液晶显示装置生产产线上紫外封框胶固化、镀膜、刻蚀等设备的紫外光源的光源光强均一性测调。相应地，可以利用TFT-LCD生产线进行紫外光强测试板的制备，如图2所示，首先在阵列工序中镀膜机内进行镀膜工艺，将两张相同世代产线的基板分别进行Ni(OH)2镀膜和TiO2镀膜，然后到成盒工序内，在其中一张镀膜之后的基板上涂封框胶，进行真空对合，然后进行紫外线固化与高温热固化，最后生产成为上述的紫外光强测试板。
进一步，针对不同的紫外光源，如紫外线氙灯、紫外线金属卤化物灯、紫外线LED发光二极管等，在供给相同电压的情况下，同一时刻，其照射光强不同，对于同一种光源，其照射的光强随着其开启的时间长短也会产生变化，因此，微处理器内存储的比色标准具有多样性，以满足不同紫外光源的需要。此外，因为环境变化，主要是温度的变化，会影响电子从Ni(OH)2镀膜移向TiO2镀膜迁移的速度，从而会使光强测试板的颜色变化产生微小的变化，因此需要定期对微处理器内存储的比色标准进行校正，相应地，本实施例的紫外光源光强均一性测调系统还包括：紫外探测器，位于所述紫外光强测试板放置区域上方，与所述微处理器相连，测量所述紫外光源照射的光强信息，将所述光强信息传送至所述微处理器，以校正微处理器内存储的所述比色标准。紫外照射灯可以与图像采集模块同时工作，也可以两者不同时工作。
在液晶显示装置生产产线上，紫外光源、紫外探测器、控制模块以及微处理器都安装在产线相关设备位置处，在进行紫外封框胶固化、镀膜、刻蚀等工艺时可直接使用。在设备工作一段时间之后，需要对紫外光源的光强均一性进行测试及调整时，将紫外光强测试板移动至紫外光源及紫外探测器下方，并在紫外光强测试板上方设置图像采集模块，将图像采集模块连接微处理器，在完成紫外光源光强均一性的测调之后，将紫外光强测试板及图像采集模块撤离即可，结构简单、使用方便。
本实施例中，所述图像采集模块包括CCD摄像头，优选使用具有异步拍摄功能的CCD摄像头，以连续地对被紫外光强测试板进行拍照。所述紫外探测器有多个，间隔分布在所述紫外光强测试板放置区域上方，对所述紫外光源照射的光强信息进行多点采集。所述紫外探测器与所述微处理器之间通过信号处理模块连接，所述信号处理模块对紫外探测器采集的多点光强信息进行分析处理，将所述紫外探测器所采集的光强值和位置值传送至微处理器。
微处理器主要完成信息处理，可以选用单片机或者连接显示屏的PC机，微处理器将紫外光强测试板的色差变化图像进行相关图像处理，紫外光强测试板会因为光强的不同产生深浅不同的颜色，将色差变化图像与比色标准进行对照，可以获得整个紫外光强测试板面的光强信息，对整个光强信息分布的均匀程度也可以精确的显示出来；利用CCD镜头拍摄紫外光强测试板不同时刻的色差变化图像，就可以得到一个随时间变化的光强面的图像，根据光学分析光强颜色数据比对，得到一个面的光强均一性情况，可以很容易地判断紫外光源光强均一性是否良好，进一步可通过控制模块调整紫外光源的供给电压，实现紫外光源光强具有良好的均一性，满足产线及相关设备的需要。在需要对微处理器内的比色标准进行校正时，同时开启紫外光源和紫外探测器，由紫外探测器获取紫外光源所照射的多点的光强信息，借助于微处理器内存储的紫外光强测试板的色差变化图像，获得紫外光强测试板上同一位置由比色标准对照得到的光强值与紫外探测器测得的光强值之间的差别，进而对比色标准进行校正。
实施例2
本实施例提供了一种光源光强均一性测调方法，包括以下步骤：
获取色差变化图像；
将所述色差变化图像与比色标准进行比较，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况；
根据判断结果，调整光源光强。
其中，所述色差变化图像是一个时间段内连续采集获得；分析处理所述色差变化图像，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况包括将所述色差变化图像与比色标准进行对照，获得各个位置值所对应的光强值、以及各个位置值所对应的光强值随时间变化的曲线；根据判断结果，调整光源光强包括调整供应电压来调整光源光强。
上述方法还包括以下步骤：测量光源照射的光强信息，以对所述比色标准进行校正。
上述的光源光强均一性测调方法可基于实施例1中提供的光源光强均一性测调系统来实现，具体操作过程如下：
开启光源，照射光强测试板，并获取所述光强测试板的色差变化图像；
将所述色差变化图像传送至微处理器进行分析处理，获得所述光强测试板上各个位置被照射的光强信息，并判断该光强信息均一性情况；
根据判断结果，由微处理器通过控制模块调整所述光源的光强。
下面以对紫外光强的均一性测试和调整为例进行介绍，在光源发生变化时，选择对应的光强测试板、探测器、比色标准等即可，该方法包括以下步骤：
首先，开启紫外光源，照射紫外光强测试板，并获取所述紫外光强测试板的色差变化图像。
具体地，所述色差变化图像由设置在所述紫外光强测试板上方的图像采集模块，如CCD摄像头在一个时间段内连续采集获得。
如果是对液晶显示装置生产产线上紫外封框胶固化、镀膜、刻蚀等工艺中的紫外光源的光强均一性进行测试和调整，在进行上述步骤之前，需要将紫外光强测试板移入产线中合适的位置，然后再开启紫外光源。
接下来，将所述色差变化图像传送至微处理器进行分析处理，获得所述紫外光强测试板上各个位置被照射的光强信息，并判断该光强信息均一性是否满足预设标准。
具体地，所述微处理器将所述紫外光强测试板的色差变化图像与其内部存储的比色标准进行对照，获得紫外光强测试板整个面上各个位置值所对应的光强值，并结合连续拍摄的多帧图像以获得紫外光强测试板各个位置值所对应的光强值随时间变化的曲线。进一步地，由微处理器结合上述光强随时间变化的曲线与预设标，判断紫外光源发照射光强均一性是否良好。
然后，根据判断结果，由微处理器通过控制模块调整所述紫外光源的光强。
具体地，所述微处理器通过控制模块调整所述紫外光源的供应电压来调整紫外光强。
本实施例中，最关键的部分就是微处理器对紫外光强测试板的整个色差变化图像以及其上多点位置的光强信息进行分析处理以得出紫外光源光强均一性是否良好的判断。
其中，图像采集和处理是采用机器视觉技术，机器视觉检测系统基于高分辨率工业相机和视觉软件，可对产品进行外观检测、尺寸测量、角度测量、字符识别等。国内外很多软件企业也根据市场需要开发了不少色差检测类软件，色差检测系统可根据用户需求及设定的技术指标要求自动进行检测，并对有色差部位进行标识，或者根据需要自动分拣、剔除，为行业检测提供最佳解决方案，提高系统的自动化程度。
基于机器视觉技术的色差检测系统，由于其非接触检测测量，可对工件表面的斑点、凹坑、划痕、色差、缺损等进行检测，具有较高的准确度、较宽的光谱响应范围，可长时间稳定工作，节省大量劳动力资源，极大地提高了工作效率。
机器视觉色差检测是基于色差库的比对和匹配来判别色差是否超出要求，色差检测需要建立被检测物品的色差库，并通过快速比对实物与色差库来代替人眼作出是否合格的判别。色差检测需要尽可能大的光学视场，以能分辨出最小色差要求为极限分辨率的标准（由于人眼的极限分辨率是0.1mm，因此，色差检查一般仅需要挑出大于0.1mm的色差，甚至是数毫米的色差特征）。实际应用中，色差检测需要尽可能大的光学视场，即尽可能小的光学倍率和尽量大的景深来提高效率，这与尺寸测量的要求正好相反。
具体地，在本实施例中，图像采集模块采集的色差变化图像传送至微处理器之后，需要进行相关的图像预处理和图像处理，图像预处理的目的是减弱图像中的噪声，摄像机拍摄的原图，带有噪声干扰，噪声易恶化图像的质量，模糊图像，淹没图像特征，给图像分析带来困难。图像噪声产生的主要原因是来源于图像的采集和传输过程中环境的扰动以及人为的因素，优选地，可采用一种基于高效的中值滤波图像处理算法消除图像中的噪声。
图像处理过程包括图像分割，图像分割是指把图像分成各具特色的区域，并提取感兴趣目标的技术和过程。常用的图像分割算法分为阈值分割、边缘分割和区域分割等。在本实施例中，可优选取阈值分割法。为保证紫外光源光强均一性测调的精度和处理速度，对所涉及的各个模块均要求速度快、控制及时。在拍摄紫外光强测试板时，采用异步拍摄功能的CCD摄像机，连续地对紫外光强测试板进行拍照，通过图像采集卡对获得图像进行数字化并传送到微处理器内的数字图像处理与判断部分进行识别判断。当判断哪个部分的光强值低时，将会发送指令给控制模块执行将紫外光源电压值调整的命令。在系统待命时，微处理器也接收用户的指令，完成对系统的软件参数配置等，包括微处理器中图像处理与判断部分参数的设置，也即预设标准值、紫外光源电压值、紫外探测器开启等。
此外，为了保证紫外光源光强均一性测调方法的准确无误执行，微处理器内存储的比色标准也需要定期进行校正，以克服环境变化，主要是温度的变化对光强测试板内两层镀膜之间电子迁移速度的影响，进而导致的光强测试板的颜色变化产生微小变化的现象；具体为：定期利用紫外探测器测量紫外光源照射的光强信息，以对所述微处理器内存储的比色标准进行校正。在需要对微处理器内的比色标准进行校正时，同时开启紫外光源和紫外探测器，由紫外探测器获取紫外光源所照射的多点的光强信息，借助于微处理器内存储的紫外光强测试板的色差变化图像，获得紫外光强测试板上同一位置由比色标准对照得到的光强值与紫外探测器测得的光强值之间的差别，进而对比色标准进行校正。
由以上实施例可以看出，本发明借助于光强测试板，能够一次测定整个板面的光强，获得一个随时间变化的光强面的图像，对整个光强的均匀程度也可以精确的显示出来，在测试光源光强均一性的同时，还能够对其均一性进行调试，可应用于封框胶固化设备、镀膜、刻蚀等设备的光强均一度调试，省时省力，而且数据详实精确。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光源光强均一性测调系统，其特征在于，包括：光强测试板、光源、图像采集模块、微处理器和控制模块；
所述光强测试板包括第一基板、第二基板以及位于两基板之间的光致变色材料；
所述光源用于向所述光强测试板照射光；
所述图像采集模块用于采集光强测试板的色差变化图像；
所述微处理器与所述图像采集模块连接，接收所述色差变化图像并将色差变化图像与微处理器内部存储的比色标准进行比较，获得所述光强测试板整个面的光强分布，判断光源所发出的光强均一性情况；
所述微处理器通过所述控制模块与所述光源连接，根据判断结果由所述控制模块对光源的光强进行调整
还包括探测器，与所述微处理器相连，测量所述光源照射的光强信息，将所述光强信息传送至所述微处理器，以校正微处理器内存储的所述比色标准。
2.如权利要求1所述的光源光强均一性测调系统，其特征在于，所述光强测试板的第一基板一面上镀有氢氧化镍薄膜，所述第二基板一面上镀有二氧化钛薄膜，所述两基板的镀膜面相贴附；所述光源为紫外光源。
3.如权利要求1所述的光源光强均一性测调系统，其特征在于，所述探测器有多个，间隔分布在所述光强测试板放置区域上方，对所述光源照射的光强信息进行多点采集。
4.如权利要求1所述的光源光强均一性测调系统，其特征在于，所述探测器与所述微处理器之间通过信号处理模块连接，所述信号处理模块对探测器采集的多点光强信息进行分析处理，将所述探测器所采集的光强值和位置值传送至微处理器。
5.一种光源光强均一性测调方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取色差变化图像；
将所述色差变化图像与比色标准进行比较，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况；
根据判断结果，调整光源光强；
测量光源照射的光强信息，以对所述比色标准进行校正。
6.如权利要求5所述的光源光强均一性测调方法，其特征在于，所述色差变化图像是一个时间段内连续采集获得。
7.如权利要求6所述的光源光强均一性测调方法，其特征在于，分析处理所述色差变化图像，获得光强信息，并判断该光强信息均一性情况包括将所述色差变化图像与比色标准进行对照，获得各个位置值所对应的光强值、以及各个位置值所对应的光强值随时间变化的曲线。
8.如权利要求5所述的光源光强均一性测调方法，其特征在于，根据判断结果，调整光源光强包括调整供应电压来调整光源光强。
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