CN104464584A - 一种用于tft-lcd缺陷自动检测线的图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置，包括步进电机、滤光片轮、同步带轮、图像传感器和镜头等，其中步进电机的输出轴与安装在定位板通槽中的一个同步带轮保持相连；滤光片轮则与与安装在定位板中的另外一个同步带轮保持相连，并且沿着圆周方向还可拆卸地安装有多个滤光片，这些滤光片选自与多个单元色相对应的彩色滤光片，以及透光率呈逐步增加的中性滤光片；图像传感器和镜头可上下发生调整，并用于与各个滤光片相对准，由此执行对不同单元色和不同亮度情况下的图像采集。通过本发明，能够有效执行在不同单元色和不同亮度情况下的高效率图像采集，显著改善图像采集的质量，同时具备结构紧凑、便于操控调试和适应性好等优点。

Description

一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置

技术领域

本发明属于液晶显示器制造相关配件技术领域，更具体地，涉及一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置，其能够满足不同单元色和不同亮度情况下的图像采集要求，并显著提高图像采集及检测的质量。

背景技术

随着液晶显示器向大尺寸、轻薄化、低功耗、高分辨率的方向发展，玻璃基板及相关光学组件的尺寸逐渐增大、其厚度日益减小，致使液晶显示器产生各种显示不均匀缺陷的几率大大增加，传统的人眼缺陷检测方法受人的主观因素以及外界环境的影响严重，对缺陷等级没有统一的判断标准，且由于LCD大尺寸高分辨率的趋势，使人工检测方法很难满足产品质量和生产效率的要求。

尤其是，对于TFT-LCD屏(无辐射薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器)这种高端液晶显示器的缺陷检测而言，由于其由多层迭加而成，两个最外层是高透明度的玻璃层，中间则包括薄膜电容、三原色滤镜和液晶层等，这样在检测LCD屏中像素点的点、线、mura等各类缺陷时，需要进行详细的分类，而且需要采集LCD屏不同单元色和不同亮度情况下的图像。

然而，在实际检测工艺中发现，在采集不同单元色的LCD屏时会存在外界自然光的干扰，造成图像光照不均，图像色度对比不明显，使采集到的图像效果变差，给检测带来困难，为此往往需要在检测算法软件中加入图像预处理部分，相应会大大降低屏幕缺陷检测速度，提高了检测难度和成本，同时检测效果并未得到明显的改善；另一方面，在检测不同亮度的LCD屏时，当亮度较低时，为了得到清晰的图像需要使用较长的曝光时间，当亮度较高时，为了得到对比度明显的图像需要使用较短的曝光时间，为解决上述问题则需要在线修改曝光时间，或者使用各类复杂的机械结构来逐一调光圈大小，这样也会加大检测的难度，降低检测的速度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置，其中通过结合TFT-LCD缺陷自动检测线的自身工艺特点，对其整体的构造布局包括关键组件如滤光片轮、同步带轮、定位板和调整导轨等的特定结构和设置方式等方面进行设计，相应能够有效执行在不同单元色和不同亮度情况下的高效率图像采集，显著改善图像采集的质量，同时具备结构紧凑、便于操控调试和适应性好等优点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置，其特征在于，该图像采集装置包括支撑板、定位板、调整导轨、步进电机、滤光片轮、图像传感器和镜头，其中：

所述支撑板呈竖直设置的片层结构，并用作其他组件的安装基础，同时将整个图像采集装置在TFT-LCD生产线上予以定位和固定；

所述定位板保持水平地安装在所述支撑板的一侧并与其相垂直，所述调整导轨则沿着竖直方向设置在该定位板的一端，然后通过水平连接板与所述支撑板相固定；此外，该定位板还具有两个保持对称的通槽分别用于安装同步带轮；

所述步进电机安装在所述支撑板的上侧，其输出轴与安装在所述定位板中的一个同步带轮保持相连，由此使得两个所述同步带轮及其配备的同步带一同发生同步转动；

所述滤光片轮呈圆盘状设置在所述定位板的下侧，它的中央部位开有通槽用于安装连接杆，该连接杆与安装在所述定位板中的另外一个同步带轮保持相连，由此在其带动下随同一同转动；此外，沿着该滤光片轮的圆周方向还可拆卸地安装有多个滤光片，这些滤光片选自与TFT-LCD的各种单元色相对应的多个彩色滤光片，以及透光率呈逐步增加的多个中性滤光片；

所述图像传感器和镜头可上下移动地设置在所述调整导轨上，以此方式，在执行图像采集操作的不同工况时，安装在所述滤光片轮上的各个滤光片发生转动并分别与所述镜头相对准，由此执行对不同单元色和不同亮度情况下的图像采集，同时便于沿着所述调整导轨在视野范围内进一步调整镜头的工作距离。

作为进一步优选地，所述步进电机与所述定位板之间、所述同步带轮与所述所述定位板之间优选均采用滚柱轴承进行定位。

作为进一步优选地，所述步进电机还配备有PLC控制器，由此对其运动过程进行控制。

作为进一步优选地，所述图像传感器优选为数字图像传感器芯片组成的感光阵列。

作为进一步优选地，所述多个彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；所述多个中性滤光片的透光率分别被设定为10％、30％、60％、90％和100％。

作为进一步优选地，所述步进电机的关键工作参数优选被设定为200ms/次～300ms/次，每次转动1/4圈。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用同步带轮和滤光片轮相结合的形式来执行对不同单元色和不同亮度情况下的图像采集，能够在无需预处理软件和复杂机械组件的情况下即可获得高质量的图像，同时有效减少了外界自然光对图像采集的干扰；尤其是，通过对该图像采集装置的整个构造布局以及关键组件的特定结构和设置方式的设计，测试表明在TFT-LCD生产线的实际应用场合下也能很好地满足各类复杂工况的要求，同时具备结构紧凑、便于操作和调控和高效率的特点，因而尤其适用于工业化大规模制造TFT-LCD的应用场合。

附图说明

图1是按照本发明所构建的用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置的原理结构示意图；

图2是按照本发明优选实施例的滤光片轮和多个滤光片的结构布置示意图；

图3是按照本发明优选实施例的图像采集装置实际样品的立体结构图；

图4是用于显示图像采集装置与LCD屏点灯装置、缺陷检测处理服务器之间的连接示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-步进电机  2-PLC控制器  3-图像传感器  4-镜头  5-滤光片  6-滤光片轮  7-同步带轮  8-支撑板  9-定位板  10-调整导轨  11-处理服务器  12-图像采集装置  13-LCD屏点灯装置

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明所构建的用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置的原理结构示意图。如图1中所示，该图像采集装置主要包括步进电机1、图像传感器3、镜头4、滤光片5、滤光片轮6和同步带轮传动机构等。其中步进电机1可通过同步带传动机构7带动滤光片轮6转动，使得按照本发明所选择的不同规格和功能的多个滤光片5位于镜头4的前方，光路通过滤光片5，得到不同滤光效果的图像通过镜头4，同时触发图像传感器3进行图像采集，从而得到不同滤光效果的图像，进而适应LCD屏不同单元色和不同亮度情况下的图像采集。

参照图3，显示了按照本发明优选实施例所构建的图像采集装置，其中结合其应用特点对其整体构造分布和关键组件的结构和设置方式进行了设计，相应期望能够更好地实现上述技术效果。

具体而言，该图像采集装置包括支撑板8、定位板9、调整导轨10、步进电机1、滤光片轮6、图像传感器3和镜头4等，其中支撑板8如图3中所示，呈竖直设置的片层结构，并用作其他组件的安装基础，同时将整个图像采集装置在TFT-LCD生产线上予以定位和固定；作为重要的连接部件，定位板9保持水平地安装在支撑板8的一侧并与其相垂直，所述调整导轨10则沿着竖直方向设置在该定位板9的一端(图中显示为右端)，然后譬如通过水平连接板与支撑板8的上部相固定；此外，该定位板还具有两个保持对称的通槽分别用于安装同步带轮7，7’，这两个同步带轮及其配备的同步带共同组成了同步带轮传动机构。

作为动力来源的步进电机1安装在支撑板8的上侧，其输出轴与安装在定位板9中位于左侧的一个同步带轮7保持相连，并譬如配备有PLC控制器2来对其运动过程执行精确控制，由此使得两个同步带轮及其配备的同步带一同发生同步转动；滤光片轮6如图2中示范性所示，呈圆盘状设置在定位板9的下侧，它的中央部位开有通槽并用于安装一个譬如连接杆的单元，该连接杆与安装在定位板9中的另外一个同步带轮7’保持相连，由此在其带动下随同一同转动；此外，沿着该滤光片轮的圆周方向还可拆卸地安装有多个滤光片5，这些滤光片在本发明中被选自与TFT-LCD的各种单元色相对应的多个彩色滤光片，以及透光率呈逐步增加的多个中性滤光片；例如，彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；所述多个中性滤光片的透光率分别被设定为10％、30％、60％、90％和100％。

图像传感器3和镜头4可上下移动地设置在调整导轨10上，通过该设计，由于在实际工况中需要根据镜头的焦距调整相机的工作距离，将相机固定在调整导轨10上，再将导轨10固定在定位板9上，这样可以通过调整导轨10在小距离范围内调整相机的工作距离，实现生产线上方便快速调节。与此同时，在执行图像采集操作的不同工况时，安装在所述滤光片轮上的各个滤光片发生转动并分别与所述镜头相对准，由此很方便地执行对不同单元色和不同亮度情况下的图像采集，并获得质量显著改善的图像。

此外，步进电机1与定位板9之间、同步轮7与定位板9之间均采用滚珠轴承进行定位，保证电机和同步轮的转动稳定性。

下面将参照图4为例来具体说明按照本发明的图像采集装置的工作过程。

如图4所示，当需要切换LCD屏点亮模式时，使用处理服务器11切换点灯装置13，改变LCD屏单元色点亮情况或者点亮亮度，同时触发图像采集装置12，进行图像采集。

例如，当检测不同单元色的LCD屏时，使用红、绿、蓝三种单元色滤光片，可以得到对比鲜明的图像，同时减少了外界自然光对图像采集的干扰，不用在检测算法软件中对采集图像进行预处理，提高缺陷检测速度和精度。

而当检测不同亮度的LCD屏时，由于滤光片轮中配备有不同透光量的中性滤光片，可以在在线自动检测过程中不用修改曝光时间或者调整光圈大小。使用相同的曝光时间和光圈，对高亮度的LCD屏使用透光量低的中性滤光片，对低亮度的LCD屏使用透光量高的滤光片或者不使用滤光片，从而不修改曝光时间、不调整光圈，保证了图像采集速度和缺陷检测速度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于TFT-LCD缺陷自动检测线的图像采集装置，其特征在于，该图像采集装置包括支撑板(8)、定位板(9)、调整导轨(10)、步进电机(1)、滤光片轮(6)、图像传感器(3)和镜头(4)，其中：

所述支撑板(8)呈竖直设置的片层结构，并用作其他组件的安装基础，同时将整个图像采集装置在TFT-LCD生产线上予以定位和固定；

所述定位板(9)保持水平地安装在所述支撑板(8)的一侧并与其相垂直，所述调整导轨(10)则沿着竖直方向设置在该定位板(9)的一端，然后通过水平连接板与所述支撑板(8)相固定；此外，该定位板还具有两个保持对称的通槽分别用于安装同步带轮(7，7’)；

所述步进电机(1)安装在所述支撑板(8)的上侧，其输出轴与安装在所述定位板(9)中的一个同步带轮(7)保持相连，由此使得两个所述同步带轮及其配备的同步带一同发生同步转动；

所述滤光片轮(6)呈圆盘状设置在所述定位板(9)的下侧，它的中央部位开有通槽用于安装连接杆，该连接杆与安装在所述定位板(9)中的另外一个同步带轮(7’)保持相连，由此在其带动下随同一同转动；此外，沿着该滤光片轮的圆周方向还可拆卸地安装有多个滤光片(5)，这些滤光片选自与TFT-LCD的各种单元色相对应的多个彩色滤光片，以及透光率呈逐步增加的多个中性滤光片；

所述图像传感器(3)和镜头(4)可上下移动地设置在所述调整导轨(10)上，以此方式，在执行图像采集操作的不同工况时，安装在所述滤光片轮上的各个滤光片发生转动并分别与所述镜头相对准，由此执行对不同单元色和不同亮度情况下的图像采集，同时便于沿着所述调整导轨(10)在视野范围内进一步调整镜头的工作距离。

2.如权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，所述步进电机(1)与所述定位板(9)之间、所述同步带轮(7，7’)与所述所述定位板(9)之间优选均采用滚柱轴承进行定位。

3.如权利要求1或2所述的图像采集装置，其特征在于，所述图像传感器(3)优选为数字图像传感器芯片组成的感光阵列。

4.如权利要求1-3任意一项所述的图像采集装置，其特征在于，所述多个彩色滤光片包括红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片；所述多个中性滤光片的透光率分别被设定为10％、30％、60％、90％和100％。

5.如权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，所述步进电机(1)的关键工作参数优选被设定为200ms/次～300ms/次，每次转动1/4圈。