CN107121796B - 一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具 - Google Patents

一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，包括：用于将手机液晶屏定位夹紧的屏幕定位夹紧装置；用于对手机液晶屏的柔性电路板FPC进行定位的FPC定位装置；用于自动化实现FPC连接头与图像显示装置的通断的FPC连接头通断装置；用于对屏幕定位夹紧装置、FPC定位装置和FPC连接头通断装置的操作进行控制的控制系统。在流水线中，搬运机械手模块将手机液晶屏搬运到测试治具上；测试治具将手机液晶屏定位夹紧、将FPC连接头接通；然后在多个空间姿态下，对手机液晶屏进行图像采集和处理。本发明实现了液晶屏测试较高的自动化，操作方便，实时性好，稳定可靠，降低了检测成本，提高了检测效率和准确率。

Description

一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具
技术领域
本发明涉及一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，属于自动检测技术领域。
背景技术
近年来，智能手机制造业蓬勃发展，而高清液晶屏作为人机交互窗口是智能手机必不可少的组成部分。手机液晶屏由屏幕、FPC(柔性电路板)和FPC连接头组成，将FPC连接头插入手机主板上对应的插座里，可实现对屏幕的供电和运行程序等功能。
目前，国内手机液晶屏制造商的液晶屏检测一般是通过人工完成的，而这种人眼观察手机液晶屏质检的方式有着成本高、效率低、精度低、易损坏人眼等缺点，无法满足现代企业批量快速生产的需要，而且也无法保证检测结果的准确性和稳定性，严重影响了企业的生产成本和效率。
市场上现有一种PC机液晶屏测试装置，该装置将图像采集模块采集的图像发送到PC机上，再进行图像处理及识别。其人机交互性好，准确率较高，但是其只能在PC机上处理，实时性不高，且价格昂贵，这些缺点决定了它并不适合应用于流水线上。
还有的手机液晶屏治具仅能对液晶屏的触摸屏部分进行检测，而无法检测液晶屏缺陷。此外该类设备的图像采集模块仅从手机液晶屏正面单角度采集图像，而有些液晶屏缺陷必须从其他角度才能采集到清晰图像，因此该类设备也无法保证检测结果准确率。
在此背景下，对于手机生产液晶屏厂商而言，寻找一种高效的自动化手机液晶屏缺陷检测设备成为了当务之急。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、效率高、实时性好、检测结果准确且稳定的手机液晶屏缺陷检测设备。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：包括
用于将手机液晶屏定位夹紧的屏幕定位夹紧装置；
用于对手机液晶屏的柔性电路板FPC进行定位的FPC定位装置；
用于自动化实现FPC连接头与图像显示装置的通断的FPC连接头通断装置；
用于对屏幕定位夹紧装置、FPC定位装置和FPC连接头通断装置的操作进行控制的控制系统。
优选地，所述控制系统包括屏幕定位夹紧装置、FPC定位装置和FPC连接头通断装置。
优选地，所述屏幕定位夹紧装置包括夹紧杆，夹紧杆可直线运动地设于丝杠上，定位夹紧步进电机连接丝杠。
优选地，所述夹紧杆在丝杠上直线运动，实现对手机液晶屏在三轴旋转云台上的夹紧和松开。
优选地，所述三轴旋转云台中央设有用于检测是否有手机液晶屏放置的光电传感器；所述三轴旋转云台边沿设有挡壁，挡壁上设有用于判断手机液晶屏是否已夹紧的液晶屏限位开关；定位夹紧步进电机、光电传感器及液晶屏限位开关均连接所述控制系统。
优选地，所述FPC定位装置包括设于手机液晶屏的FPC上方的压块，压平步进电机连接压块，压块运动靠近FPC连接头通断装置一侧的极限位置设有压块限位开关；压平步进电机和压块限位开关均连接所述控制系统。
优选地，所述FPC连接头通断装置包括伺服电机，伺服电机和旋转压拔机构、光电编码器连接；伺服电机、光电编码器均连接所述控制系统。
优选地，所述旋转压拔机构一侧设有用于与所述伺服电机输出轴连接的孔，所述旋转压拔机构另一侧设有上部压头和下部拔头，按照运动轨迹设计，上部压头比下部拔头长。
优选地，所述FPC连接头通断装置用于实现FPC连接头与图像显示装置的通断；所述伺服电机正转，驱动旋转压拔机构的上部压头将FPC连接头和图像显示装置接通；所述伺服电机反转，驱动旋转压拔机构的下部拔头将FPC连接头和图像显示装置分离；光电编码器获取伺服电机转角数据，反馈给所述控制系统。
优选地，所述光电传感器检测到有手机液晶屏放置后，控制系统控制定位夹紧步进电机正转，夹紧杆推动手机液晶屏向挡壁移动，当控制系统接收到液晶屏限位开关的信号时，表明手机液晶屏已夹紧；
随后控制系统控制压平步进电机正转，推动压块定位FPC，当控制系统接收到压块限位开关的信号时，表明FPC连接头到达图像显示装置接口处；
然后控制系统控制伺服电机正转，驱动旋转压拔机构将FPC连接头与图像显示装置接口接通，接着伺服电机回到初始位置；
当采集图像完成后，控制系统发出结束信号，伺服电机首先反转，将FPC连接头与图像显示装置分离，然后伺服电机回到起始位置；压平步进电机回到起始位置；定位夹紧步进电机回到起始位置，松开手机液晶屏；手机液晶屏从三轴旋转云台上移走后，光电传感器发信号给控制系统，完成一次测试流程。
本发明提供的装置克服了传统人工测试和PC机检测的不足，实现了液晶屏测试较高的自动化，操作方便，实时性好，稳定可靠，降低了检测成本，提高了检测效率和准确率。
附图说明
图1为本实施例提供的用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具结构示意图；
图2为图1中局部放大图；
图3为DSP控制系统示意图；
图4为本实施例提供的用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具硬件原理图；
图5为本实施例提供的用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具使用方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实施例提供的用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，是手机液晶屏缺陷自动检测流水线的一部分。该自动检测流水线包括搬运机械手模块、图像处理模块、三轴旋转云台和本发明测试治具。在自动检测流水线中，该手机液晶屏测试治具安装在三自由度旋转云台上，可实现多角度的图像信息采集，以进一步进行手机图像预处理及后续缺陷屏图像处理。流水线的检测流程是：搬运机械手模块将待检手机液晶屏从传送带搬运到测试治具上；测试治具将手机液晶屏定位夹紧、将FPC连接头接通；然后三轴旋转云台依次完成指定的空间姿态，同时每个空间姿态下图像处理模块都对手机液晶屏进行图像采集和处理，并得出检测结果。搬运机械手模块根据图像处理模块的检测信号分别将合格与不合格的测试对象搬运到对应的传送带。
结合图1-图3，用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具由屏幕定位夹紧装置、FPC(柔性电路板)定位装置、FPC连接头通断装置和DSP控制系统等部分组成。
屏幕定位夹紧装置由带有丝杠的定位夹紧步进电机1、夹紧杆2、光电传感器3、挡壁4、液晶屏限位开关5等组成。定位夹紧步进电机1连接丝杠，夹紧杆2可以在丝杠上直线运动，实现对手机液晶屏P的夹紧和松开。定位夹紧步进电机1及其驱动是屏幕定位夹紧装置的动力源。三轴旋转云台中央位置开孔，放置光电传感器3，用于检测是否有手机液晶屏放置；三轴旋转云台边沿设有挡壁4，挡壁4上安装了液晶屏限位开关5，用于判断手机液晶屏是否已夹紧。
由于手机液晶屏FPC有一定的柔韧性，为了定位FPC，设计了FPC定位装置。FPC定位装置由压平步进电机11、压块12、压块限位开关13等组成，功能是实现对FPC及其连接头的定位，保证FPC连接头与图像显示装置接通成功。压平步进电机11连接压块12，压块12运动的右极限位置设置了压块限位开关13；压块限位开关13被触发后，发信号给FPC连接头通断装置。
FPC连接头通断装置的功能是实现FPC连接头与图像显示装置的通断。FPC连接头通断装置由伺服电机21、旋转压拔机构22、光电编码器23等组成，伺服电机21和旋转压拔机构22、光电编码器23连接。伺服电机21正转驱动旋转压拔机构22将FPC连接头和图像显示装置E接通，反转则拔出FPC连接头。光电编码器23获取伺服电机21转角数据，反馈给DSP控制系统，以保证伺服电机转角精度。
需特别指出的是，旋转压拔机构是本发明针对FPC连接头通断功能的实现的具体情况做出的机械设计，电机正转时机构上部压头将FPC连接头接通，反转时下部拔头将其拔出。图1中A、B代表两个面，且A比B面略高，压块12重心在A面上，在屏幕定位夹紧装置将手机液晶屏定位后，该设计保证手机液晶屏的FPC可以处于压块12下。当然，FPC连接头通断装置并不局限于图1中的布局，可以按照不同品牌的手机液晶屏PFC长短布局等因素调整模具。
图像显示装置T为企业自有，可以为手机液晶屏供电并运行测试程序，液晶屏按照程序自动变换不同颜色，便于图像处理平台采集图像数据。
DSP控制系统包括DSP主控器，DSP主控器连接定位夹紧步进电机1、光电传感器3、液晶屏限位开关5、压平步进电机11、压块限位开关13、伺服电机21、光电编码器23，DSP主控器是整个控制系统的核心，用于控制伺服电机和步进电机，并接收光电传感器、限位开关和光电编码器的数据。
本发明选择步进电机及驱动作为定位夹紧装置和FPC定位装置的动力源，选择伺服电机作为FPC连接头通断装置的动力源。在手机液晶屏放置区域安装光电传感器以判断是否有手机液晶屏放置。在两个步进电机的正转极限位置上安装限位开关，触发后给DSP主控器发送相应信号。为保证伺服电机的旋转精度，使用旋转编码器测量伺服电机的转角并反馈给DSP主控器。
如图4所示为手机液晶屏测试治具的硬件原理图。DSP型号选用TMS320F288335，该型号DSP具有150MHz的高速处理能力，有多达18路的PWM输出；红外光电传感器选用CTRT5000，有效监测距离为1-8mm；伺服电机选用LD-1501数字舵机，可由DSP直接驱动；步进驱动器选择L298N，该驱动器为两相步进驱动器，体积小巧，便于安装具有电源接反保护功能；旋转编码器选用欧姆龙E6B2-CWZ6C增量式编码器，分辨率为2000P/R。
如图5所示为手机液晶屏测试治具的软件流程图。软件流程的总体思路是：系统驱动后首先进行初始化；光电传感器检测到有被测液晶屏放置后，DSP主控器控制定位夹紧步进电机正转，夹紧杆推动液晶屏将其夹紧，当DSP主控器接收到液晶屏限位开关的信号时表明液晶屏已夹紧；随后DSP主控器控制压平步进电机正转，推动压块定位FPC，当DSP主控器接收到压块限位开关的信号时表明FPC连接头到达图像显示装置接口处；伺服电机正转驱动旋转压拔机构将FPC连接头与图像显示装置接口接通，接着回到初始位置；等待DSP主控器发出的结束信号；三轴旋转云台依次完成特定的控制姿态，配合摄像头采集图像信息。采集完成后，主控器发出结束信号后，伺服电机首先反转拔出连接头，然后回到起始位置；压平步进电机回到起始位置；定位夹紧步进电机回到起始位置，松开手机液晶屏；搬运机械手模块将显示屏移走后，光电传感器发信号给DSP主控器，系统初始化，等待下次检测。

Claims (5)

1.一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：包括
用于将手机液晶屏定位夹紧的屏幕定位夹紧装置；
用于对手机液晶屏的柔性电路板FPC进行定位的FPC定位装置；
用于自动化实现FPC连接头与图像显示装置的通断的FPC连接头通断装置；
用于对屏幕定位夹紧装置、FPC定位装置和FPC连接头通断装置的操作进行控制的控制系统；
所述控制系统连接屏幕定位夹紧装置、FPC定位装置和FPC连接头通断装置；
所述屏幕定位夹紧装置包括夹紧杆(2)，夹紧杆(2)可直线运动地设于丝杠上，定位夹紧步进电机(1)连接丝杠；
所述夹紧杆(2)在丝杠上直线运动，实现对手机液晶屏在三轴旋转云台上的夹紧和松开；
所述三轴旋转云台中央设有用于检测是否有手机液晶屏放置的光电传感器(3)；
所述三轴旋转云台边沿设有挡壁(4)，挡壁(4)上设有用于判断手机液晶屏是否已夹紧的液晶屏限位开关(5)；定位夹紧步进电机(1)、光电传感器(3)及液晶屏限位开关(5)均连接所述控制系统；
所述FPC定位装置包括设于手机液晶屏的FPC上方的压块(12)，压平步进电机(11)连接压块(12)，压块(12)运动的靠近FPC连接头通断装置一侧的极限位置设有压块限位开关(13)；压平步进电机(11)和压块限位开关(13)均连接所述控制系统。
2.如权利要求1所述的一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：所述FPC连接头通断装置包括伺服电机(21)，伺服电机(21)和旋转压拔机构、光电编码器(23)连接；伺服电机(21)、光电编码器(23)均连接所述控制系统。
3.如权利要求2所述的一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：所述旋转压拔机构一侧设有用于与所述伺服电机(21)输出轴连接的孔；所述旋转压拔机构另一侧设有上部压头和下部拔头，按照运动轨迹设计，上部压头比下部拔头长。
4.如权利要求3所述的一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：所述FPC连接头通断装置用于实现FPC连接头与图像显示装置的通断；所述伺服电机(21)正转，驱动旋转压拔机构的上部压头将FPC连接头和图像显示装置接通；所述伺服电机(21)反转，驱动旋转压拔机构的下部拔头将FPC连接头和图像显示装置分离；光电编码器(23)获取伺服电机(21)转角数据，反馈给所述控制系统。
5.如权利要求2～4任一项所述的一种用于手机液晶屏缺陷检测的测试治具，其特征在于：所述光电传感器(3)检测到有手机液晶屏放置后，控制系统控制定位夹紧步进电机(1)正转，夹紧杆(2)推动手机液晶屏向挡壁(4)移动，当控制系统接收到液晶屏限位开关(5)的信号时，表明手机液晶屏已夹紧；
随后控制系统控制压平步进电机(11)正转，推动压块(12)定位FPC，当控制系统接收到压块限位开关(13)的信号时，表明FPC连接头到达图像显示装置接口处；
然后控制系统控制伺服电机(21)正转，驱动旋转压拔机构将FPC连接头与图像显示装置接口接通，接着伺服电机(21)回到初始位置；
当采集图像完成后，控制系统发出结束信号，伺服电机(21)首先反转，将FPC连接头与图像显示装置分离，然后伺服电机(21)回到起始位置；压平步进电机(11)回到起始位置；定位夹紧步进电机(1)回到起始位置，松开手机液晶屏；手机液晶屏从三轴旋转云台上移走后，光电传感器(3)发信号给控制系统，完成一次测试流程。
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