CN106814087B - 一种柔性显示屏多工位单视觉aoi检测平台及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于柔性电子产品检测相关设备领域，并公开了一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，其包括上下料机械手、上视相机、检测底板、外罩、相机导轨架、检测相机和发光组件等，其中该上下料机械手、上视相机相互配合，可确保待检测的柔性显示屏正确放入检测底板上的检测盘内；该外罩用于提供检测工况用的密封空间；该相机导轨架和检测相机相互配合，同时借助检测盘的旋转，用于高精度对柔性显示屏的正面图像以及不同角度的侧面图像予以采集。本发明还公开了相应的检测工艺方法。通过本发明，能够仅通过单个相机即能够执行多工位的柔性显示屏检测全过程，同时与现有设备相对还具备高精度、高效率、操作便利、可靠性高、适应性强等优点。

Description

一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台及其检测方法

技术领域

本发明属于柔性电子产品检测相关设备领域，更具体地，涉及一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台及其检测方法。

背景技术

近些年，随着智能终端的快速发展，人们对于智能终端大屏化、便携性等需求愈发强烈。柔性显示技术的发展、柔性显示屏的应用给智能终端产品外观变化带来更多选择，同时对缓解终端屏幕尺寸逐渐增大带来的便携性降低的矛盾具有积极意义，有利于保持智能终端市场持续活力发展。

在柔性显示屏的检测过程中，坏点、暗点、亮点以及裂纹划伤等都是影响良品率的重点。因此，对于刚生产的柔性显示屏的检测方法显得至关重要。检索发现，现有技术中对于柔性显示屏的坏点、暗点、亮点以及裂纹划伤等缺陷检测的解决方案主要包括以下几种：一种是通过人工用肉眼来检测，即检测人员借助于放大器等器具用肉眼来辨别柔性显示屏是否有缺陷；但该方法不仅检测效率低下，人工成本高，而且检测结果可靠性不高，同时人工触碰亦可能产生二次损伤。

另一种现有解决方式是采用AOI(Automatic Optic Inspection，自动光学检测)技术来实现自动检测。然而，进一步的研究表明：该方法虽然避免了肉眼带来的低可靠性，但在操作时往往需要采用多个相机分别采集柔性显示屏的正面、侧面及其他图像，并通过大量图像对比来检测柔性显示屏是否有缺陷；相应地，多个相机的使用不仅会大大增加检测设备的成本，提高操作的难度，而且这些相比彼此之间参数易于发生变化，这一点在实践中证明往往会对所采集到的图像质量影响较大，进而降低最终的检测精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台及其检测方法，其中通过对该检测平台的整体构造组成及布局进行重新设计，并对其关键部件如检测底板、相机导轨架和发光组件等的具体结构和设置方式作出进一步的改进，相应不仅能够仅通过单个相机即能够执行多工位的柔性显示屏检测全过程，同时与现有设备相对还具备高精度、高效率、操作便利、可靠性高、适应性强等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，该检测平台包括上下料机械手、上视相机、检测底板、外罩、相机导轨架、检测相机和发光组件，其特征在于：

所述上下料机械手、上视相机均配置在所述检测底板附近，其中该上下料机械手用于从料盘中抓取待检测的柔性显示屏，并将其移动送至所述上视相机的正上方区域执行定位检测，相应基于所述上视相机的反馈信息来调整柔性显示屏的空间姿态，并确保其可放入至处于所述检测底板上表面的各个检测盘内；

所述检测底板的上表面设置有多个所述检测盘，并带动这些检测盘执行旋转，以便在不同工位进行切换；

所述外罩具备与所述检测底板的侧面相吻合的开口，并用于将该检测底板及承载其上的柔性显示屏旋转进入后，对其提供一个保持恒温的密闭空间，同时减少外界的光线干扰；

所述相机导轨架设置处于所述外罩内部，并呈现为沿着竖直方向布置的圆弧形框架结构，该圆弧形框架机构上还安装有圆弧形导轨；

所述检测相机可沿着所述圆弧形导轨自由移动，且保持其采图中心始终与待检测柔性显示屏的中心相对准，由此用于对该柔性显示屏正面以及侧面图像执行采集，同时可根据柔性显示屏尺寸变化而调整检测距离；

所述发光组件安装在所述相机导轨架上，并用于为所述检测相机提供辅助照明。

通过以上构思，首先可通过上视相机与上下料机械手之间的配合协作执行XYZ三轴方向以及旋转Z轴方向上的自由调整，从而确保可将待检测的柔性显示屏以正确的空间姿势放入至检测盘内；其次，组合设置在导轨架上的单视觉检测相机可沿着圆弧形导轨相对于柔性显示屏发生径向变化，由此随着检测盘自身的旋转可获得其正面以及多个侧面的清晰图像，相对于利用多个相机的AOI检测方式，不仅大大降低了成本，而且单视觉检测可完全避免不同相机之间的参数误差，提高后续算法处理的效率，最终可显著提高检测结构的精确性和可靠性。

作为进一步优选地，所述上下料机械手具备沿着XYZ三轴方向的平移自由度以及沿着Z轴方向上的旋转自由度。

作为进一步优选地，所述检测底板优选呈圆盘状结构，并且它的上表面均匀布置有四个所述检测盘。

作为进一步优选地，各个所述检测盘优选包括固定夹具和防振气囊，其中该固定夹具设置处于所述检测盘的中部，并且其槽底部还具有多个气室，由此当柔性显示屏置入所述固定夹具后，可根据此柔性显示屏的尺寸来控制所述气室的开启数量以便确保稳定吸附住柔性显示屏；此外，该防振气囊设置处于所述固定夹具与所述检测盘之间，并用于对柔性显示屏提供缓冲支撑功能。

作为进一步优选地，所述固定夹具的槽内四壁优选还设置有自适应限位块，该自适应限位块可根据柔性显示屏的尺寸进行伸缩调整，并且其上还具有倒角用于引导柔性显示屏置入所述固定夹具槽内。

作为进一步优选地，所述外罩优选还设有离子风棒和温度控制装置，其中该离子风棒用于对待检测柔性显示屏的静电及灰尘予以去除，该温度控制装置用于对所述外罩内部的环境温度执行检测且使其保持为恒温。

作为进一步优选地，所述相机导轨架的顶部优选还设有距离传感器模块，其包括多个距离传感器，并用于对待检测柔性显示屏的水平放置状态进行检测。

按照本发明的另一方面，还提供了相应的检测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)所述上下料机械手从料盘中抓取柔性显示屏，并转移到所述上视相机的上方，所述上视相机采集图像；

(b)所述上下料机械手将柔性显示屏继续送至上下料工位处的检测盘，并置于其上的固定夹具槽内；

(c)所述检测底板旋转带动检测盘及柔性显示屏；进入所述外罩前，利用所述离子风棒对柔性显示屏进行除尘除静电；随后柔性显示屏被送抵检测工位；

(d)所述检测盘旋转一定角度，直至待测柔性显示屏到达标准检测工位；

(e)所述检测盘中的防振气囊充气，启动缓冲支撑功能；同时利用所述相机导轨架上距离传感器确认待测柔性显示屏的水平度；

(f)所述检测相机于正上方采集柔性显示屏正面图像后，沿所述相机导轨架上圆弧导轨移动至所设定检测相机中心轴与水平面的夹角的位置；相应地，通过所述检测盘在Z轴方向旋转，使所述检测相机在多个角度采集柔性显示屏侧面图像；

(g)完成图像检测后，所述检测底板将柔性显示屏送出所述外罩，由所述上下料机械手取走柔性显示屏送回料盘。

总体而言，按照本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过对该AOI检测平台的整体构造组成及布局进行重新设计，不仅可仅采用单个相机即可实现从正面及侧面不同角度对柔性显示屏的检测，而且与现有方式相比在操作便利度、检测精度等方面同样有着显著提高；

2、本发明通过利用检测底板的旋转自由度，得到上下料、除尘除静电、检测等多个工位，使得上下料与检测同时进行，节省大量时间，大大提高效率；

3、按照本发明的检测平台来整体结构紧凑合理、工艺流程简化，自动化程度较高，减少了人工参与，同时该检测平台较传统的检测方法具有更高的柔性，当所测柔性显示屏大小等参数发生改变时可以方便修正，维护和升级成本较低。

附图说明

图1是按照本发明优选实施方式所构建的柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台的整体结构示意图；

图2是图1中所示AOI检测平台的俯视结构图；

图3是如1中所示AOI检测平台的正视结构图；

图4是更为具体显示了检测盘及其相关组件的结构示意图；

图5是按照本发明一个优选实施例、用于该多工位单视觉AOI检测系统的传感器模块部分结构示意图；

图6是按照本发明另一优选实施例所构建的检测盘的具体结构示意图；

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：

10-上下料机械手 20-上视相机 30-检测底板 31-检测盘 32-固定夹具 321-自适应限位块 322-气室 323-限位垫圈 33-防振气囊40-外罩 50-检测相机 60-相机导轨架61-距离传感器模块 610-距离传感器 70-发光组件

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是按照本发明优选实施方式所构建的柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台的整体结构示意图。如图1所示，该柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台主要包括上下料机械手10、上视相机20、检测底板30、外罩40、相机导轨架60、检测相机50和发光组件70等，下面将对其逐一进行具体解释说明。

上下料机械手10、上视相机20均配置在检测底板30附近，其中该上下料机械手用于从料盘中抓取待检测的柔性显示屏，并将其移动送至所述上视相机20的正上方区域执行定位检测，相应基于上视相机20的反馈信息来调整柔性显示屏的空间姿态，并确保其可放入至处于检测底板30上表面的各个检测盘31内。

换而言之，可参看图2，上下料机械手10从料盘中抓取柔性显示屏并转移至调整工位A，即上视相机20正上方，如图2所示。上视相机20对待测柔性显示屏采集图像，进行定位检测，利用上下料机械手10的移动自由度x₁、y₁、z₁以及旋转自由度调整待测柔性显示屏的空间姿态，保证其能正确放入上下料工位B处的检测盘31上的固定夹具32槽内。

上下料机械手10将柔性显示屏送至上下料工位B处检测盘31上方，并缓慢下落。检测底板30旋转带动检测盘31及柔性显示屏至除静电尘粒工位C处，利用外罩40上的离子风棒42对待测柔性显示屏进行除尘以及除静电。随后检测底板30旋转将柔性显示屏送至检测工位D处。

此外，外罩40侧板上圆弧状开口，用于检测底板30旋转进出。其能与检测底板30上的圆弧侧板相契合，利用一定的密封手段，可为外罩40中检测区间提供相对密闭的环境。打开外罩40中温度控制装置41，控制外罩40内检测区间的温度在一定范围保持不变。

对于检测底板30而言，它的上表面设置有多个所述检测盘31，并带动这些检测盘执行旋转，以便在不同工位进行切换；所述外罩40则具备与检测底板30的侧面相吻合的开口，并用于将该检测底板30及承载其上的柔性显示屏旋转进入后，对其提供一个保持恒温的密闭空间，同时减少外界的光线干扰。更具体地，按照本发明的一个优选实施例，如图6所示，检测盘31中部设有固定夹具32。固定夹具32槽内四壁上的自适应限位块321可根据柔性显示屏尺寸大小进行伸缩调整，其上设有倒角对柔性显示屏进行导向，引导柔性显示屏放入固定夹具32槽内，并固定柔性显示屏。放下待测柔性显示屏后，上下料机械手10在上下料工位B处等待，准备取走从检测工位D处过来的已测柔性显示屏。

而当检测盘31旋转一定角度使待测柔性显示屏到达标准检测方位时，可对检测盘31中的防振气囊33进行充气，启动缓冲支撑功能，以减少设备本身以及外部所产生的振动对柔性显示屏检测的影响；限位垫圈323则防止防振气囊33充气过快而顶出固定夹具32。

如图3和图4所示，相机导轨架60设置处于所述外罩40内部，并呈现为沿着竖直方向布置的圆弧形框架结构，该圆弧形框架机构上还安装有圆弧形导轨；此检测相机50可沿着所述圆弧形导轨自由移动，且保持其采图中心始终与待检测柔性显示屏的中心相对准，由此用于对该柔性显示屏正面以及侧面图像执行采集，同时可根据柔性显示屏尺寸变化而调整检测距离。

更具体地，相机导轨架60上安装有圆弧导轨，所述检测相机可沿圆弧导轨移动、可在圆弧导轨任意位置停顿，使得所述检测相机中心轴与水平面形成一稳定夹角，圆弧导轨优选设计为所述检测相机采图中心始终对准检测工位的固定夹具中心。此外，圆弧导轨上配置有沿着其径向直线移动自由度r1的模组。检测相机50根据所测柔性显示屏尺寸大小，沿此模组移动，从而调整检测距离，确保所采集图像的清晰。

开始检测后，检测相机50于正上方采集柔性显示屏正面图像后，沿相机导轨架60上圆弧导轨移动至所设定检测相机50与水平面的夹角的位置。检测盘31在Z轴方向旋转，所述检测相机50则在多个角度采集柔性显示屏侧面图像。

图像检测完毕，所述检测相机回到检测工位D处固定夹具32的正上方。检测底板30将柔性显示屏送出外罩40，并关闭气室322，由上下料机械手10取走柔性显示屏送回料盘并从下一料盘取待测柔性显示屏。

此外，所述发光组件70安装在所述相机导轨架60上，并用于为所述检测相机50提供辅助照明。在使用时，打开发光组件70，并调节发光组件70照射角度，使其正对固定夹具32中心,确保检测相机50所获取的图片效果。启动位于相机导轨架60上方距离传感器模块61上的距离传感器610，检测柔性显示屏水平放置情况。若未放置水平，调整固定夹具32槽底部气孔吸附力大小，使柔性显示屏保持水平，确保AOI检测的有效性。

下面将对按照本发明的AOI检测平台的工作过程进行更为具体的解释说明。整个检测工艺方法主要包括下列步骤：

(a)所述上下料机械手从料盘中抓取柔性显示屏，并转移到所述上视相机的上方，所述上视相机采集图像；

(b)所述上下料机械手将柔性显示屏继续送至上下料工位处的检测盘，并置于其上的固定夹具槽内；

(c)所述检测底板旋转带动检测盘及柔性显示屏；进入所述外罩前，利用所述离子风棒对柔性显示屏进行除尘除静电；随后柔性显示屏被送抵检测工位；

(d)所述检测盘旋转一定角度，直至待测柔性显示屏到达标准检测工位；

(e)所述检测盘中的防振气囊充气，启动缓冲支撑功能；同时利用所述相机导轨架上距离传感器确认待测柔性显示屏的水平度；

(f)所述检测相机于正上方采集柔性显示屏正面图像后，沿所述相机导轨架上圆弧导轨移动至所设定检测相机中心轴与水平面的夹角的位置；相应地，通过所述检测盘在Z轴方向旋转，使所述检测相机在多个角度采集柔性显示屏侧面图像

(g)完成图像检测后，所述检测底板将柔性显示屏送出所述外罩，由所述上下料机械手取走柔性显示屏送回料盘。

综上，按照本发明的多工位单视觉AOI检测平台能够充分利用相机以及检测盘与检测底板的多自由度，使得仅采用单个相机就能够采集到柔性显示屏在多个角度下的图像，从而达到检测柔性显示屏的目的；相应地，不仅解决了现有方法造成的检测效率低、成本高等缺陷，而且与现有设备相对还具备高精度、高效率、操作便利、可靠性高、适应性强等优点。

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 (6)

1.一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，该检测平台包括上下料机械手(10)、上视相机(20)、检测底板(30)、外罩(40)、相机导轨架(60)、检测相机(50)和发光组件(70)，其特征在于：

所述上下料机械手(10)、上视相机(20)均配置在所述检测底板(30)附近，其中该上下料机械手用于从料盘中抓取待检测的柔性显示屏，并将其移动送至所述上视相机(20)的正上方区域执行定位检测，相应基于所述上视相机(20)的反馈信息来调整柔性显示屏的空间姿态，并确保其可放入至处于所述检测底板(20)上表面的各个检测盘(31)内；此外，各个所述检测盘(31)包括固定夹具(32)和防振气囊(33)，其中该固定夹具(32)设置处于所述检测盘的中部，并且其槽底部还具有多个气室(322)，由此当柔性显示屏置入所述固定夹具后，可根据此柔性显示屏的尺寸来控制所述气室的开启数量以便确保稳定吸附住柔性显示屏；此外，该防振气囊(33)设置处于所述固定夹具与所述检测盘之间，并用于对柔性显示屏提供缓冲支撑功能；

所述检测底板(30)的上表面设置有多个所述检测盘(31)，并带动这些检测盘执行旋转，以便在不同工位进行切换；

所述外罩(40)具备与所述检测底板(30)的侧面相吻合的开口，并用于将该检测底板(30)及承载其上的柔性显示屏旋转进入后，对其提供一个保持恒温的密闭空间，同时减少外界的光线干扰；

所述相机导轨架(60)设置处于所述外罩(40)内部，并呈现为沿着竖直方向布置的圆弧形框架结构，该圆弧形框架机构上还安装有圆弧形导轨；

所述检测相机(50)可沿着所述圆弧形导轨自由移动，且保持其采图中心始终与待检测柔性显示屏的中心相对准，由此用于对该柔性显示屏正面以及侧面图像执行采集，同时可根据柔性显示屏尺寸变化而调整检测距离；

所述发光组件(70)安装在所述相机导轨架(60)上，并用于为所述检测相机(50)提供辅助照明。

2.如权利要求1所述的一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，其特征在于，所述上下料机械手(10)具备沿着XYZ三轴方向的平移自由度以及沿着Z轴方向上的旋转自由度。

3.如权利要求2所述的一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，其特征在于，所述固定夹具(32)的槽内四壁还设置有自适应限位块(321)，该自适应限位块可根据柔性显示屏的尺寸进行伸缩调整，并且其上还具有倒角用于引导柔性显示屏置入所述固定夹具槽内。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，其特征在于，所述外罩(40)还设有离子风棒(42)和温度控制装置(41)，其中该离子风棒用于对待检测柔性显示屏的静电及灰尘予以去除，该温度控制装置(41)用于对所述外罩内部的环境温度执行检测且使其保持为恒温。

5.如权利要求1-3任意一项所述的一种柔性显示屏多工位单视觉AOI检测平台，其特征在于，所述相机导轨架(60)的顶部还设有距离传感器模块(61)，其包括多个距离传感器，并用于对待检测柔性显示屏的水平放置状态进行检测。

6.一种采用如权利要求2所述的多工位单视觉AOI检测平台对柔性显示屏进行检测的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)所述上下料机械手从料盘中抓取柔性显示屏，并转移到所述上视相机的上方，所述上视相机采集图像；

(b)所述上下料机械手将柔性显示屏继续送至上下料工位处的检测盘，并置于其上的固定夹具槽内；

(c)所述检测底板旋转带动检测盘及柔性显示屏；进入所述外罩前，利用所述离子风棒对柔性显示屏进行除尘除静电；随后柔性显示屏被送抵检测工位；

(d)所述检测盘旋转一定角度，直至待测柔性显示屏到达标准检测工位；

(e)所述检测盘中的防振气囊充气，启动缓冲支撑功能；同时利用所述相机导轨架上距离传感器确认待测柔性显示屏的水平度；

(f)所述检测相机于正上方采集柔性显示屏正面图像后，沿所述相机导轨架上圆弧导轨移动至所设定检测相机中心轴与水平面的夹角的位置；相应地，通过所述检测盘在Z轴方向旋转，使所述检测相机在多个角度采集柔性显示屏侧面图像；

(g)完成图像检测后，所述检测底板将柔性显示屏送出所述外罩，由所述上下料机械手取走柔性显示屏送回料盘。