CN104931421A - 液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶面板机器视觉检测系统的表面定位与对焦技术领域，具体涉及一种液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法。利用待测屏幕的显示功能，在其上导入定位对焦画面，以定位对焦画面上的田字格与成像画面中心重合，定位对焦画面的边框与成像画面边框平行为标准来调整相机位置，实现相机的定位。通过田字格在待测屏幕和成像画面上的长度比来调节成像倍率，计算定位对焦画面上方形田字格和圆形田字格的对焦评价值，来实现相机的对焦。系统结构简单，成本低廉，操作方便，大大的提高了工作效率。

Description

液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法
技术领域
本发明涉及液晶面板机器视觉检测系统的表面定位与对焦技术领域，具体涉及一种液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(TFT_LCD：Thin film transistir liquidcrystal display)具有高分辨率、高亮度以及无几何变形等优点，同时由于其体积小、重量轻和功耗低，因而被广泛的应用在人们日常使用的消费电子产品中，例如电视、电脑、手机、平板等。TFT_LCD的制造工艺复杂，需要近百道工序，因此在制造过程中难免会出现各种各样的缺陷。目前各大TFT_LCD的厂商都依靠人工检测不良，检测效率低下且对人眼伤害很大，所以现在开始出现使用机器视觉的方式代替人眼检测TFT_LCD缺陷。
目前生产TFT_LCD是自动生产线，每一片TFT_LCD的位置不固定，且有些TFT_LCD产品在生产线上流动时不是与地面水平，导致相机不能安装在固定的位置，必须根据屏幕的摆放位置来灵活调整相机位姿。所以TFT_LCD机器视觉自动检测系统中比较关键的一步就是对TFT_LCD进行定位与对焦。
传统的方法是使用棋盘格图像进行相机标定确定相机位姿，该方法功能比较全面，它能够标定相机镜头的内参，相机的位置，且能够对图像进行畸变校正，但该方法的系统较为复杂，操作麻烦，使用时浪费时间，对于很多精度要求不高的项目是不必要的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种操作简单，适用于目前市面上所有规格尺寸，各种位姿(水平，倾斜等)的液晶面板产品视觉检测的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法。
本发明的技术方案为：包括以下步骤：
步骤1：将定位对焦画面导入到待测屏幕上，所述定位对焦画面中心设有方形田字格，所述方形田字格中心位于待测屏幕中心，移动相机至初始位置后连续采集定位对焦画面，所述定位对焦画面在相机内成像形成成像画面；
步骤2：确定成像画面上方形田字格中心坐标i(ix，iy)和成像画面中心坐标I(Ix，Iy)，利用方形田字格中心与成像画面中心的坐标对应关系调节相机位置，使成像画面上方形田字格中心与成像画面的中心重合；
步骤3：调整相机位置，使相机成像画面所在平面与待测屏幕所在平面平行，即相机光轴与待测屏幕所在平面垂直；
步骤4：计算成像画面内定位对焦画面矩形外框与成像画面边界之间的倾斜角度θ，以倾斜角度θ的值为零为条件将相机绕光轴旋转，使得成像画面内定位对焦画面矩形外框与成像画面边界平行。
进一步的，所述步骤4后有步骤5：确定成像画面上方形田字格四个顶点坐标lt(ltx，lty)、rt(rtx，rty)、lb(lbx，lby)、rb(rbx，rby)，根据公式计算出系统成像倍率R，调节相机与待测屏幕之间垂直距离，使成像倍率R达到系统标定值，所述公式中的W为方形田字格在待测屏幕中的长度。
进一步的，所述步骤5后有步骤6：所述定位对焦画面四个角上设有圆形田字格，计算出圆形田字格和方形田字格的对焦评价值，调整相机对焦环使所有对焦评价值均达到最大值。
进一步的，所述步骤3和/或步骤4后重复步骤2，使成像画面上方形田字格中心与成像画面的中心重合。
进一步的，所述步骤3中，相机成像画面所在平面与待测屏幕所在平面通过多点镭射测距的方式调节至平行。
进一步的，步骤4中倾斜角度θ的计算方式为：确定成像画面上定位对焦画面矩形外框四个顶点坐标LT(LTx，LTy)、RT(RTx，RTy)、LB(LBx，LBy)、RB(RBx，RBy)，根据公式计算出倾斜角度θ的值。
进一步的，用于确定所述坐标的参考坐标系为：以成像画面边框的任意一个顶点为坐标原点，顶点处相交的两条边框延长线为x、y轴，与光轴平行且过顶点的直线为z轴。
进一步的，所述定位对焦画面导入到待测屏幕上后成全屏显示。
进一步的，所述相机置于初始位置时，待测屏幕完全位于相机视场内。
进一步的，所述相机位置通过机械手进行调节。
本发明的有益效果：利用待测屏幕的显示功能，在其上导入定位对焦画面，以定位对焦画面上的田字格与成像画面中心重合，定位对焦画面的边框与成像画面边框平行为标准来调整相机位置，实现相机的定位。通过田字格在待测屏幕和成像画面上的长度比来调节成像倍率，计算定位对焦画面上方形田字格和圆形田字格的对焦评价值，来实现相机的对焦。系统结构简单，成本低廉，操作方便，大大的提高了工作效率。此外，在待测屏幕过大，相机无法完全显示时，还可通过在待测屏幕上均匀平铺多个定位对焦画面，利用多个相机同时进行定位对焦。
附图说明
图1为本发明方形田字格与成像画面中心不重合时成像画面示意图；
图2为本发明定位对焦画面矩形外框与成像画面边界不平行时成像画面示意图；
图3为本发明使用状态图；
图中：1—定位对焦画面，2—成像画面，3—方形田字格，4—圆形田字格，5—定位对焦画面矩形外框，6—光轴，7—待测屏幕，8—相机，9—机械手。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所示定位对焦画面1如图1所示，定位对焦画面1的中心设有一个方形田字格3，四个顶点处设有圆形田字格4。如图3所示，本发明的相机8固定在机械手9上，通过机械手9调节相机8的位置。
利用该定位对焦画面进行定位对焦的步骤包括：
步骤1：将定位对焦画面1导入到待测屏幕7上，在待测屏幕7上全屏显示，移动相机8至初始位置，连续采集定位对焦画面1，定位对焦画面1在相机8内成像形成成像画面2，初始位置的计算公式为WD＝f(1+1/β)，其中WD为相机位于初始位置时，镜头距待测屏幕的垂直距离，f为镜头焦距，β为系统光学倍率；
步骤2：确定成像画面2上方形田字格3中心坐标i(ix，iy)和成像画面2中心坐标I(Ix，Iy)，(由于成像画面上方形田字格3中心不一定为成像画面的中心，因此需要进行中心对齐)利用方形田字格3中心与成像画面2中心的坐标对应关系调节相机8位置，使成像画面2上方形田字格3中心与成像画面2的中心重合；
步骤3：根据多点镭射测距，调节相机位置，使相机8成像画面2所在平面与待测屏幕7所在平面平行，即相机8光轴6与待测屏幕7所在平面垂直，重复步骤2；
步骤4：计算成像画面2内定位对焦画面矩形外框5与成像画面2边界之间的倾斜角度θ，以倾斜角度θ的值为零为条件将相机8绕光轴6旋转，使得成像画面2内定位对焦画面矩形外框5与成像画面2边界平行，重复步骤2。
步骤5：确定成像画面2上方形田字格3四个顶点坐标lt(ltx，lty)、rt(rtx，rty)、lb(lbx，lby)、rb(rbx，rby)，根据公式计算出系统成像倍率R，调节相机8与待测屏幕7之间垂直距离，使成像倍率R达到系统标定值，公式中的W为方形田字格3在待测屏幕7中的长度，以像素为单位(该长度可以通过设定定位对焦画面人为设定)；
步骤6：定位对焦画面1四个角上设有圆形田字格4，计算出连续采集的图像序列中四个圆形田字格4和方形田字格3的对焦评价值(图像的锐度信息)，调整相机8对焦环使所有对焦评价值均达到最大值，即对焦成功。
如图2所示，用于确定坐标的参考坐标系为：以成像画面2边框的左上顶点为坐标原点o，原点o处相交的两条边框延长线为x、y轴，与光轴6平行且过原点o的直线为z轴。
步骤2中图像中心坐标I(Ix，Iy)根据相机8的分辨率确定，相机的分辨率为m*n，则图像中心坐标为I(m/2，n/2)。
步骤4中倾斜角度θ的计算方式为：确定成像画面2上定位对焦画面矩形外框5四个顶点坐标LT(LTx，LTy)、RT(RTx，RTy)、LB(LBx，LBy)、RB(RBx，RBy)，根据公式即可计算出倾斜角度θ的值，当倾斜角度θ的值为0时，定位对焦画面矩形外框5与成像画面2边界平行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将定位对焦画面(1)导入到待测屏幕(7)上，所述定位对焦画面(1)中心设有方形田字格(3)，所述方形田字格(3)中心位于待测屏幕(7)中心，移动相机(8)至初始位置后连续采集定位对焦画面(1)，所述定位对焦画面(1)在相机(8)内成像形成成像画面(2)；
步骤2：确定成像画面(2)上方形田字格(3)中心坐标i(ix，iy)和成像画面(2)中心坐标I(Ix，Iy)，调节相机(8)位置，使成像画面(2)上方形田字格(3)中心与成像画面(2)的中心重合；
步骤3：调节相机(8)位置，使相机成像画面(2)所在平面与待测屏幕(7)所在平面平行，即相机光轴(6)与待测屏幕(7)所在平面垂直；
步骤4：计算成像画面(2)内定位对焦画面矩形外框(5)与成像画面(2)边界之间的倾斜角度θ，以倾斜角度θ的值为零为条件将相机(8)绕光轴(6)旋转，使得成像画面(2)内定位对焦画面矩形外框(5)与成像画面(2)边界平行。
2.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于，所述步骤4后有步骤5：确定成像画面(2)上方形田字格(3)四个顶点坐标lt(ltx，lty)、rt(rtx，rty)、lb(lbx，lby)、rb(rbx，rby)，根据公式计算出系统成像倍率R，调节相机(8)与待测屏幕(7)之间垂直距离，使成像倍率R达到系统标定值，所述公式中的W为方形田字格(3)在待测屏幕(7)中的长度。
3.根据权利要求2所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于，所述步骤5后有步骤6：所述定位对焦画面(1)四个角上设有圆形田字格(4)，计算出圆形田字格(4)和方形田字格(3)的对焦评价值，调整相机(8)对焦环使所有对焦评价值均达到最大值。
4.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于：所述步骤3和/或步骤4后重复步骤2，使成像画面(2)上方形田字格(3)中心与成像画面(2)的中心重合。
5.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于：所述步骤3中，相机成像画面(2)所在平面与待测屏幕(7)所在平面通过多点镭射测距的方式调节至平行。
6.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于，步骤4中倾斜角度θ的计算方式为：确定成像画面(2)上定位对焦画面矩形外框(5)四个顶点坐标LT(LTx，LTy)、RT(RTx，RTy)、LB(LBx，LBy)、RB(RBx，RBy)，根据公式计算出倾斜角度θ的值。
7.根据权利要求1、2、6中任意一条所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于，用于确定所述坐标的参考坐标系为：以成像画面(2)边框的任意一个顶点为坐标原点，顶点处相交的两条边框延长线为x、y轴，与光轴(6)平行且过顶点的直线为z轴。
8.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于：所述定位对焦画面(1)导入到待测屏幕(7)上后成全屏显示。
9.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于：所述相机(8)置于初始位置时，待测屏幕(7)完全位于相机(8)视场内。
10.根据权利要求1所述的液晶面板视觉检测系统的定位对焦方法，其特征在于：所述相机(8)位置通过机械手(9)进行调节。
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