CN105835507A - 一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉及图像处理领域，特别涉及一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法。本发明公开了一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，步骤为：先通过Canny边缘检测和Hough变换对盖板玻璃的角点进行检测和定位，利用小波算法、Sobel边缘检测和Hough变换对液晶屏的角点进行检测和定位，再根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取实际的盖板玻璃和液晶屏的三维坐标，然后根据两者的三维坐标差值调整盖板玻璃和液晶屏至X‑Y平面内重合，完成视觉引导下的盖板玻璃和液晶屏的自动贴合。本发明实现手机液晶屏与盖板玻璃的自动贴合，贴合速度快，效率和精度高，工序简单，不受人员限制，节约大量人力资源，成本低，适用性广。

Description

一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法

技术领域

本发明属于机器视觉及图像处理领域，具体地涉及一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法。

背景技术

机器视觉(Machine Vision，简称MV)是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器运动的装置。简而言之，机器视觉就是利用机器摄像头捕捉图像，并借由计算机进行计算处理，从而来代替人眼完成测量和判断的系统。

目前，机器视觉已在工业检测领域得到了成功的应用，并大幅度地提高了产品的质量和可靠性，保证了生产的效率。一方面可用于代替人工视觉，减少劳动成本；另一方面也用于提高生产的柔性和自动化程度。在大批量的工业生产过程中，用机器视觉检测的方法可以大大提高生产效率，降低人工风险。

现有大多数智能手机都采用触摸屏来代替带有按键的显示屏，相比显示屏而言，触摸屏要求有更高的灵敏性和精确性。通常手机屏幕的组成可分为大致3个部分，分别为盖板玻璃、光学胶、液晶屏，通过完成盖板玻璃和液晶屏的贴合，可以起到保护液晶屏的作用。

一般来说是贴屏工艺需要两次贴合，在盖板玻璃与光学胶之间进行一次贴合，而另一次的贴合则是在光学胶与液晶屏之间。对于日益增长的触摸屏的需求，现在工业手机制作工程中，芯片生产以及外壳的制作和安装很多都是自动化流水线完成的，但贴屏工艺还是需要人为地进行手动操作，不仅要求贴合人员有一定的工作经验，有较高的贴合技术，而且现有方案多依赖于模具进行，不同型号、大小的手机屏需要与之相对应的模具才能完成贴合，使用不方便且成本高。手机液晶显示屏是一部手机最直观的东西，它的贴合精度，就会给产品带来严重质量上的影响，为此生产中还需要用专门的瑕疵检测仪对其进行检测，以确保足够的精度，工序多，成本高。

发明内容

本发明目的在于为解决上述问题而提供一种自动贴合，贴合速度快，效率和精度高，工序简单，不受人员限制，节约大量人力资源，成本低，适用性广的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法。

为此，本发明公开了一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，包括如下步骤

A1，设置一移动装置和一拍照装置，将盖板玻璃放置在对应于拍照装置的拍照位置上，设拍照位置所在的平面为X-Y平面；

A2，通过拍照装置获取盖板玻璃一组对角部分图片，利用Canny边缘检测和Hough变换对盖板玻璃的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取盖板玻璃角点实际的X-Y平面内的三维坐标；

A3，采用移动装置固定住盖板玻璃，并带动盖板玻璃至少沿Z轴远离拍照位置；

A4，将液晶屏放置在拍照位置上，通过拍照装置获取液晶屏一组对角部分图片，利用小波算法、Sobel边缘检测和Hough变换对液晶屏的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取液晶屏角点实际的X-Y平面内的三维坐标；

A5，根据步骤A2和A4的两次计算结果，获得盖板玻璃和液晶屏的角点的三维坐标差值，根据三维坐标差值调整盖板玻璃和液晶屏至X-Y平面内重合，沿Z轴移动移动装置至盖板玻璃和液晶屏压合后，松开盖板玻璃。

进一步的，所述步骤A3中，移动装置通过吸盘吸附固定住盖板玻璃。

进一步的，所述三维坐标为X、Y坐标和角度坐标。

进一步的，所述步骤A4中，利用小波算法对液晶屏的对角部分图片进行小波低频滤波和中值滤波处理。

进一步的，所述步骤A4中，对液晶屏的对角部分图片进行小波处理后，通过基本全局阈值法进行图像取反，再进行Sobel边缘检测和Hough变换。

进一步的，所述拍照装置为双目摄像头。

本发明的有益技术效果：

1、实现手机盖板玻璃与液晶屏自动贴合，工序简单，在改善产品质量与人工劳动强度、降低人工成本、提高生产效率的同时，从根本上摆脱了对工作人员技术熟练度的过度依赖，并且精度高，贴合效率快，能够实现的贴屏范围广，对不同型号或大小的触摸屏都可以使用。

2、具有较高的可移植性，能够根据不同需求应用于不同的行业或不同的领域，例如丝网印刷机械、切割、PS打孔机、PCB补线机、PCB打孔机、玻璃割片机等工业精密对位、定位、零件确认、尺寸测量、工业显微等领域。

附图说明

图1为本发明实施例的多轴操作系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的盖板玻璃左上角角点经过Canny变换后的效果图；

图3为本发明实施例的盖板玻璃左上角角点在Canny变换的基础上进行Hough变换的效果图；

图4为本发明实施例的盖板玻璃左上角角点检测结果示意图；

图5为本发明实施例的液晶屏右上角角点实拍效果图；

图6为本发明实施例的液晶屏右上角小波变换后的小波低频图像效果图；

图7为本发明实施例的液晶屏右上角经过中值滤波的效果图；

图8为本发明实施例的液晶屏右上角经过色彩转换的效果图；

图9为本发明实施例的盖板玻璃和液晶屏角点贴合的理想效果示意图；

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

在对本发明进行详细说明之前，先简单对立体视差原理进行说明。立体视差原理，是指从相距一定距离的两个点出发，观察处于同一个位置的目标所在地，由此所产生的方向差异。从目标观察两个点之间的夹角，称为这两个点的视差角，两点之间的距离称作基线。当获得视差角度和基线长度后，就可以计算出目标和观测者之间的距离。举个例子说明，比如，当你伸出一个手指放在眼前，先闭上右眼，用左眼看它；再闭上左眼，用右眼看它，会发现手指相对远方的物体的位置有了变化，这就是从不同角度去看同一点的视差。由于人的左、右眼有间距，造成两眼的视角存在细微的差别，而这样的差别会让两只眼睛分别观察的景物有一点点的位移。人类之所以能够产生有空间感的立体视觉效果，恰恰就是这种在医学上被称之为视差的位移，在大脑中的有机合成。如果两眼之间没有一定的距离，那么你永远无法获取立体空间感。下面将对本发明进行详细说明。

一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，包括如下步骤：

A1，设置一移动装置和一拍照装置，将盖板玻璃放置在对应于拍照装置的拍照位置上，设拍照位置所在的平面为X-Y平面。

具体的，移动装置和拍照装置集成在一多轴(包括X、Y、Z轴和绕Z轴转动的角度轴)操作系统上，图1所示为多轴操作系统的结构示意图，包括多轴控制操作台、对位主机、显示器、PLC和运动控制器，多轴控制操作台包括可进行XY轴移动的载物台(载物台平面为X-Y平面)、可进行Z轴移动以及绕Z轴转动的机械手(移动装置)、双目视觉摄像头(拍照装置)以及驱动多轴移动的伺服电机，机械手上设有吸盘。

多轴控制操作台上电后，机械手和载物台回归原位，将盖板玻璃放置于载物台，X、Y轴移动使载物台移动到双目视觉摄像头的拍摄位置。

A2，通过拍照装置获取盖板玻璃一组对角部分图片，利用Canny边缘检测和Hough变换对盖板玻璃的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取盖板玻璃角点实际的X-Y平面内的三维坐标。

具体的，双目摄像头获取盖板玻璃一组对角部分图片，利用Canny边缘检测算法对盖板玻璃的对角部分图片进行边缘提取，以获得角点所在边的边缘线条，其输出结果为仅剩边缘线条的灰度图，如图2所示。Canny边缘检测算法是已较成熟的算法，具体可以参照现有技术，此不再细说。

再利用Hough变换在已有线条的基础上寻找图2中的直线线条，通过筛选线条的长度来确定所需角点对应的两边的线条，如图3所示，line1和line2两条直线为所选取的角点对应的两边的线条。Hough变换是已较成熟的算法，具体可以参照现有技术，此不再细说。并借由线条进行基本数学推导，求取线条交点，以此来确定盖板玻璃的角点，完成检测和定位，如图4所示，(line1[0],line1[1])和(line2[0],line2[1])为所选取的两条直线各自的端点，圆点为借助这些端点以基本数学方式获取的盖板玻璃角点。基本数学推导为现有技术，本领域技术人员可轻易实现，此不再细说。

获取双目摄像头的内外参数，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取盖板玻璃角点的实际的三维坐标，包括X、Y坐标和角度坐标，并存储在对位主机上。立体视差原理进行坐标系的变换可以参照现有技术，此不再细说。

A3，采用移动装置固定住盖板玻璃，并带动盖板玻璃至少沿Z轴远离拍照位置。

具体的，机械手的Z轴下降，吸盘轻触盖板玻璃并吸附后，上升至可拍摄位置，机械手的角度轴旋转错开，避免阻挡出双目摄像头的拍照。

A4，将液晶屏放置在拍照位置上，通过拍照装置获取液晶屏一组对角部分图片，利用小波算法、Sobel边缘检测和Hough变换对液晶屏的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取液晶屏角点实际的X-Y平面内的三维坐标。

具体的，将液晶屏放置于载物台上，双目摄像头获取液晶屏一组对角部分图片，如图5所示，利用小波算法对图5进行小波低频滤波，对角点的细节部分进行提取过滤，过滤后如图6所示，利用中值滤波将图6的外框图像进行模糊过滤，过滤后如图7所示，对图7采用基本全局阈值法进行图像取反即二值化，具体为：利用基本全局阈值法找到图7的液晶屏内框有效且最适当阈值，并利用该阈值对图像进行取反，即大于该阈值的部分保留并转换为红色表示，如图8的1部分所示，低于该阈值部分去除并转换为黑色表示，如图8的2部分所示，以此完成对多余干扰的消除，采用基本全局阈值法进行图像取反的详细过程可参照现有技术，此不再细说。

接着，利用Sobel边缘检测算法对图8进行轮廓线条的提取、确定，再通过Hough变换在已有线条的基础上寻找直线线条，通过筛选线条的长度来确定所需角点对应的两边的线条，并借由线条进行基本数学推导，求取线条交点，以此来确定液晶屏内框角点，完成检测和定位。获取双目摄像头的内外参数，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取液晶屏内框角点的实际的三维坐标，包括X、Y坐标和角度坐标，并存储在对位主机上。Sobel边缘检测算法可以参照现有技术，此不再细说。

A5，根据步骤A2和A4的两次计算结果，获得盖板玻璃和液晶屏的角点的三维坐标差值，根据三维坐标差值调整盖板玻璃和液晶屏至X-Y平面内重合，沿Z轴移动移动装置至盖板玻璃和液晶屏压合后，松开盖板玻璃。

具体的，机械手的角度轴旋回到原先位置，根据步骤A2和A4的计算结果，获得盖板玻璃和液晶屏的角点的角度偏差和角点偏差值，调整载物台和机械手角度轴使盖板玻璃和液晶屏至X-Y平面内重合，降下Z轴至盖板玻璃和液晶屏轻压，吸盘关闭松开盖板玻璃，Z轴上升复位，取件，载物台回原点等待下一次放件，即完成一次盖板玻璃和液晶屏的自动贴合，贴合后如图9所示，从图中可以看出盖板玻璃和液晶屏完全重合，贴合精度高，效果好。

重复上次步骤，即可进行手机液晶屏与盖板玻璃的自动贴合生产，工序简单，在改善产品质量与人工劳动强度、降低人工成本、提高生产效率的同时，从根本上摆脱了对工作人员技术熟练度的过度依赖，并且精度高，贴合效率快，能够实现的贴屏范围广，对不同型号或大小的触摸屏都可以使用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：包括如下步骤

A1，设置一移动装置和一拍照装置，将盖板玻璃放置在对应于拍照装置的拍照位置上，设拍照位置所在的平面为X-Y平面；

A2，通过拍照装置获取盖板玻璃一组对角部分图片，利用Canny边缘检测和Hough变换对盖板玻璃的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取盖板玻璃角点实际的X-Y平面内的三维坐标；

A3，采用移动装置固定住盖板玻璃，并带动盖板玻璃至少沿Z轴远离拍照位置；

A4，将液晶屏放置在拍照位置上，通过拍照装置获取液晶屏一组对角部分图片，利用小波算法、Sobel边缘检测和Hough变换对液晶屏的角点进行检测和定位，根据立体视差原理进行坐标系的变换从而计算获取液晶屏角点实际的X-Y平面内的三维坐标；

A5，根据步骤A2和A4的两次计算结果，获得盖板玻璃和液晶屏的角点的三维坐标差值，根据三维坐标差值调整盖板玻璃和液晶屏至X-Y平面内重合，沿Z轴移动移动装置至盖板玻璃和液晶屏压合后，松开盖板玻璃。

2.根据权利要求1所述的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：所述步骤A3中，移动装置通过吸盘吸附固定住盖板玻璃。

3.根据权利要求1所述的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：所述三维坐标为X、Y坐标和角度坐标。

4.根据权利要求1所述的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：所述步骤A4中，利用小波算法对液晶屏的对角部分图片进行小波低频滤波和中值滤波处理。

5.根据权利要求1所述的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：所述步骤A4中，对液晶屏的对角部分图片进行小波处理后，通过基本全局阈值法进行图像取反，再进行Sobel边缘检测和Hough变换。

6.根据权利要求1所述的手机盖板玻璃和液晶屏的贴合方法，其特征在于：所述拍照装置为双目摄像头。