CN105511123A - 一种基于机械手臂的高精度自动光学检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机械手臂的高精度自动光学检测系统和方法，其检测过程为：通过机械手臂调节面扫描模块位置，使面扫描模块与待测模组自动对位；控制各相机对待测模组进行检测，在显示界面显示检测结果。本发明通过机械手臂和电机快速实现多相机相机和模组的平行对位，保证了相机拍图的高效和准确，提高检测效率，节省检测时间；多相机的配置可灵活适应不同尺寸的模组检测，保证了检测精度和准确度。
Description
技术领域
本发明属于LCD液晶模组的自动光学检测技术领域，具体涉及一种基于机械手臂的高精度自动光学检测系统和方法。
背景技术
近年来，由于LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示屏)具有轻、薄的良好特性，因此在绝大部分的通讯产品(如汽车导航系统、移动电话)、消费性电子产品(如LCD电视、摄影机)、仪器产品及工业自动化产品等领域中，都用LCD作为控制面板，其应用范围十分广泛。由于LCD整个生产工艺流程长，而且基板尺寸越来越大，线路尺寸越来越精密，因此，在LCD的生产过程中需要进行严格的质量控制。传统的LCD检测方法主要是通过人工检测，由于人的主观差异，会给质量检测带来很多不可控因素。为此采用机器视觉检测系统代替人工操作，可以消除人工检测带来的种种弊端，能够提高检测的质量与效率。然而，目前的机器视觉检测系统采用单相机进行检测缺陷，且只能针对位置固定的面板，精确度不高，准确率较低，灵活性差，检测时间较长，无法满足厂商产线实际产能要求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种灵活性强、精度高、可以灵活与厂商的产线相匹配、能有效提高检测的时间和准确度的基于机械手臂的高精度自动光学检测系统和方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于机械手臂的高精度自动光学检测系统，包括机械手臂、面扫描模块、图像处理模块和系统控制模块，其中，
机械手臂，用于根据系统控制模块的控制信号调节面扫描模块的位置，使面扫描模块中的相机与待测模组平行对位、前后定位、左右对位，所述平行对位是使相机所在平面与待测模组所在平面平行，所述前后定位是使相机移动到适当的工作距离，所述左右对位是将待测模组上的对焦画面根据相机个数均分，控制各相机中心分别对准各对焦画面的正中心；
面扫描模块，安装于机械手臂上，包括镭射、多个相机和分别与多个相机连接的电机，镭射用于检测面扫描模块与待测模组之间的间距，并将检测的数据发送至系统控制模块，相机用于拍摄待测模组上的对焦画面或固定画面，并将拍摄的图像发送至图像处理模块，电机用于根据接收的控制信号控制调节相机的位置；
图像处理模块，用于接收相机拍摄的图像，并对相机拍摄的图像进行处理，将处理的图像参数发送至系统控制模块；
系统控制模块，用于根据接收的镭射检测的数据和图像参数向机械手臂或电机发送控制信号。
一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，包括以下步骤：
步骤1，通过机械手臂调整面扫描模块位置，使面扫描模块与待测模组自动对位；
步骤2，控制各相机对待测模组进行检测，在显示界面显示检测结果。
进一步地，所述自动对位包括平行对位、前后定位和左右对位，
所述平行对位为：通过面扫描模块上的镭射检测面扫描模块所在平面与待测模组所在平面之间的偏差值，根据偏差值控制机械手臂前后移动旋转面扫描模块，使面扫描模块所在平面与待测模组所在平面平行；
所述前后定位为：计算面扫描模块中相机的工作距离，然后控制机械手臂前后移动面扫描模块，使面扫描模块所在平面与待测模组所在平面之间的距离为工作距离；
所述左右对位为：控制待测模组点亮，将待测模组上的画面分成N等份对焦画面，每等份对焦画面中心设置田字图，N等于面扫描模块中的相机的个数；控制面扫描模块中的各相机分别拍摄与其对应的对焦画面，对焦画面在相机内形成成像画面，分别调节各相机位置，使各相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合。
进一步地，所述面扫描模块上的相机包括中央相机和位于中央相机两侧的边缘相机，先通过机械手臂调节面扫描模块左右和上下移动，使中央相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合；再通过电机依次调节各边缘相机左右移动，使各边缘相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合。
进一步地，所述检测包括控制各相机拍摄各自对准的对焦画面，根据拍摄图像中的田字图的区域，划分各个相机对应的有效区域。
进一步地，所述检测还包括在有效区域划分后，将固定画面导入待测模组，控制各相机分别拍摄固定画面，对拍摄的图像进行处理。
更进一步地，所述对拍摄的图像进行处理包括根据划分的有效区域对各相机拍摄的固定画面中的重合部分进行裁剪处理，对裁剪处理后的图像进行缺陷检测、缺陷识别和等级判定。
本发明针对非水平放置或位置不固定的倾斜模组，通过机械手臂和电机快速实现多相机相机和模组的平行对位，保证了相机拍图的高效和准确；机械手臂同时具有灵活性强的特点，可以根据产线实际，进行单工位或多工位的检测，灵活与厂商的产线相匹配，从而有效提高检测效率，节省检测时间；针对不同尺寸的模组检测，可配置不同数量的相机，保证检测精度和准确度；图像处理与系统控制分离，各个相机图像并行处理，最大程度利用系统资源，提高检测效率。
附图说明
图1为本发明检测系统的俯视图。
图2为本发明检测系统的斜视图。
图3为本发明对位控制的流程图。
图4为本发明检测控制的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1、图2所示，本发明基于机械手臂的高精度自动光学检测系统，包括机械手臂、面扫描模块、图像处理模块和系统控制模块，其中：
机械手臂，用于根据系统控制模块的控制信号调节面扫描模块的位置，使面扫描模块中的相机与待测模组平行对位、前后定位、左右对位，具体调整过程在下面描述。
面扫描模块，安装于机械手臂上，包括镭射、多个相机和分别与多个相机连接的电机，多个相机包括位于中间的中央相机和位于中央相机两侧的边缘相机，定义中央相机为标准相机，固定不动，除中央相机以外的边缘相机可在于其连接的电机带动下左右移动，镭射、机械手臂和电机均系统控制模块控制，各个相机由图像处理模块控制。镭射用于检测面扫描模块与待测模组之间的间距，并将检测的数据发送至系统控制模块；相机用于拍摄待测模组上的对焦画面，并将拍摄的图像发送至图像处理模块；电机用于根据接收的控制信号控制调节相机的位置。
图像处理模块，用于接收相机拍摄的图像，并对相机拍摄的图像进行处理，将处理的图像参数发送至系统控制模块。
系统控制模块，用于根据接收的镭射检测的数据和图像参数向机械手臂或电机发送控制信号。
如图3、图4所示，本发明采用上述检测系统实现自动光学检测方法，包括以下步骤：
步骤1，栈板入栈，待测模组移动到位后，使用条码枪扫描待测模组的ID，然后开始测试。因为每个待测模组的位置和倾斜角度不是固定的，每次都会有变化，所以检测之前必须通过机械手臂和电机调整相机的位置，使面扫描模块中的相机与待测模组平行对位、前后定位、左右对位，目的是保证各个相机与待测模组垂直并对准要拍摄区域的中心位置，具体调节过程如下：
a)平行对位：平行对位是使面扫描模块中相机的所在平面与待测模组所在平面平行，这样就保证了相机镜头就与拍摄物是垂直的，拍摄的图像质量更有利于后面的检测。首先系统控制模块控制打开镭射，通过面扫描模块上的镭射检测多组面扫描模块与待测模组之间的垂直距离，并将检测的数据发送至系统控制模块，系统控制模块根据检测的多组数据是否相同来判断面扫描模块所在平面与待测模组所在平面是否平行，当面扫描模块与待测模组不平行时，根据多组数据之间的偏差值，通过控制机械手臂调节面扫描模块前后移动旋转对应距离或角度，再继续通过镭射检测距离，直至镭射检测的多组数据相同，则说明面扫描模块所在平面与待测模组所在平面平行，即扫描模块中的相机光轴与待测模组所在平面垂直。本发明定义的面扫描模块所在平面与面扫描模块中的相机所在平面为同一平面。
b)前后定位：前后定位是使相机移动到适当的工作距离，便于相机拍摄图像。系统控制模块根据相机和待测模组的参数计算面扫描模块中相机的工作距离WD，WD＝(待测模组pixel大小/倍率/相机像元大小+1)*镜头焦距；然后系统控制模块控制机械手臂前后移动面扫描模块，使面扫描模块所在平面与待测模组所在平面之间的距离为工作距离WD。
c)左右对位：左右对位是将待测模组根据相机个数均分，多个相机分别对准均分区域的正中心，这样保证各个相机拍的模组都在图像的中间，更有利于后面的图像处理。左右对位分三步进行：
c1)点亮待测模组：控制待测模组点亮，将待测模组上的对焦画面分成N等份对焦画面，每等份对焦画面中心设置田字图，N等于面扫描模块中使用的相机的个数，这样每个相机会对应一个田字图的对焦画面。相机个数是根据模组大小和检测精度决定的，目前检测精度可支持到最小检测1/2dot的点缺陷。例如要检测50-65吋模组，则使用3个相机即可，这时待测模组需显示3等分的对焦画面，分别对应3个相机。
c2)中央相机对位：图像处理模块控制中央相机首先拍摄与其对应的对焦画面(即田字图)，对焦画面在中央相机内形成成像画面，图像处理模块接收到成像画面后，可以确定成像画面上的田字图中心坐标和成像画面中心坐标，根据田字图中心坐标和成像画面中心坐标之间的差值，可以确定相机的偏移距离，再通过系统控制模块控制机械手臂调节面扫描模块左右和上下移动一定距离，使中央相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合。
c3)边缘相机对位：图像处理模块控制各边缘相机分别拍摄与其对应的对焦画面，并根据拍摄的田字图中心坐标和成像画面中心坐标之间的差值，确定各边缘相机的偏移距离，然后系统控制模块控制与各边缘相机连接的电机动作，通过电机带动边缘相机左右移动，使各边缘相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合，这样各个相机都对准了各自对应的田字图中心，自动对位完成。
步骤2，面扫描模块与待测模组对位完成后，开始对待测面板进行检测，包括划分有效区域，控制各相机拍摄各自对准的对焦画面，图像处理模块处理拍摄后的图像，根据所拍田字图的区域，划分出各个相机对应的有效区域。
步骤3，将固定画面导入待测模组，各相机分别拍摄对应的固定画面，并将拍摄的图像发送至图像处理模块，图像处理模块按照之前划分的有效区域分别对各相机拍摄的固定画面中的重合部分进行裁剪处理，对裁剪处理后的图像进行缺陷检测、缺陷识别和等级判定。
步骤4，图像处理模块处理完成后的数据系统控制模块发送至，系统控制模块合并各个有效区域的处理结果，并在上层界面显示缺陷结果和判定的等级。
检测过程中，若是单工位工作模式，则等待下一个模组到位后重新开始测试；若是双工位工作模式，另一工位模组到位后，移动机械手臂至另一工位，开始自动测试。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种基于机械手臂的高精度自动光学检测系统，其特征在于：包括机械手臂、面扫描模块、图像处理模块和系统控制模块，其中，
机械手臂，用于根据系统控制模块的控制信号调节面扫描模块的位置，使面扫描模块中的相机与待测模组平行对位、前后定位、左右对位，所述平行对位是使相机所在平面与待测模组所在平面平行，所述前后定位是使相机移动到适当的工作距离，所述左右对位是将待测模组上的对焦画面根据相机个数均分，控制各相机中心分别对准各对焦画面的正中心；
面扫描模块，安装于机械手臂上，包括镭射、多个相机和分别与多个相机连接的电机，镭射用于检测面扫描模块与待测模组之间的间距，并将检测的数据发送至系统控制模块；相机用于拍摄待测模组上的对焦画面或固定画面，并将拍摄的图像发送至图像处理模块；电机用于根据接收的控制信号控制调节相机的位置；
图像处理模块，用于接收相机拍摄的图像，并对相机拍摄的图像进行处理，将处理的图像参数发送至系统控制模块；
系统控制模块，用于根据接收的镭射检测的数据和图像参数向机械手臂或电机发送控制信号。
2.一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过机械手臂调整面扫描模块位置，使面扫描模块与待测模组自动对位；
步骤2，控制面扫描模块中的各相机对待测模组进行检测，在显示界面显示检测结果。
3.根据权利要求2所述的一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于：所述自动对位包括平行对位、前后定位和左右对位，
所述平行对位为：通过面扫描模块上的镭射检测面扫描模块所在平面与待测模组所在平面之间的偏差值，根据偏差值控制机械手臂前后移动旋转面扫描模块，使面扫描模块所在平面与待测模组所在平面平行；
所述前后定位为：计算面扫描模块中相机的工作距离，然后控制机械手臂前后移动面扫描模块，使面扫描模块所在平面与待测模组所在平面之间的距离为工作距离；
所述左右对位为：控制待测模组点亮，将待测模组上的画面分成N等份对焦画面，每等份对焦画面中心设置田字图，N等于面扫描模块中的相机的个数；控制面扫描模块中的各相机分别拍摄与其对应的对焦画面，对焦画面在相机内形成成像画面，分别调节各相机位置，使各相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合。
4.根据权利要求3所述的一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于：所述面扫描模块上的相机包括中央相机和位于中央相机两侧的边缘相机，先通过机械手臂调节面扫描模块左右和上下移动，使中央相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合；再通过电机依次调节各边缘相机左右移动，使各边缘相机内的成像画面上的田字图中心与成像画面的中心重合。
5.根据权利要求2所述的一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于：所述检测包括控制各相机拍摄各自对准的对焦画面，根据拍摄图像中的田字图的区域，划分各个相机对应的有效区域。
6.根据权利要求5所述的一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于：所述检测还包括在有效区域划分后，将固定画面导入待测模组，控制各相机分别拍摄固定画面，对拍摄的图像进行处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于机械手臂的高精度自动光学检测方法，其特征在于：所述对拍摄的图像进行处理包括根据划分的有效区域对各相机拍摄的固定画面中的重合部分进行裁剪处理，对裁剪处理后的图像进行缺陷检测、缺陷识别和等级判定。
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