CN108188042A - 应用在手机屏玻璃生产线的全自动在线透光率检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手机屏玻璃生产线的检测系统,包括:检测系统机架;滚筒输送装置;位于所述检测系统机架上的IR孔检测单元;位于所述检测系统机架上的Flash孔检测单元以及位于所述检测系统机架上的Rgb孔检测单元。利用该检测系统实现产品合格与不合格的全自动分拣任务,有效的提高了生产效率与产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及手机测量,特别是涉及应用在手机屏玻璃生产线的全自动在线透光率检测系统。
背景技术
目前针对手机屏玻璃(IR孔、Flash孔、Rgb孔)透光率检测,主要采用光纤光谱仪人工操作的方式,三个孔的检测分为三次进行,每次人工放置且按直角对齐定位好检测孔位置,更换检测孔时必须重新机械校准定位,这种检测方法成本高、效率差、稳定性能差、易二次污染等缺点,因为同一屏幕分三次测量,分拣判断需要分析三次测量结果,费时费力也容易出错。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术缺陷,本发明提供了一种应用在手机屏玻璃生产线的全自动在线透光率检测系统,利用该检测系统实现产品合格与不合格的全自动分拣任务,有效的提高了生产效率与产品质量。
一种手机屏玻璃生产线的检测系统,包括:检测系统机架;滚筒输送装置,所述滚筒输送装置包括位于所述检测系统机架前面的前滚筒输送装置和位于所述检测系统机架后面的后滚筒输送装置;位于所述检测系统机架上的机械臂抓手单元;位于所述检测系统机架上的IR孔定位平台,所述IR孔定位平台包括IR孔手机屏玻璃夹紧单元和IR孔手机屏玻璃定位单元;所述IR孔手机屏玻璃定位单元包括IR孔十字滑台、固定在所述IR孔十字滑台上的IR孔固定架和固定在所述IR孔固定架上的IR孔检测装置;位于所述检测系统机架上的Flash孔定位平台,所述Flash孔定位平台包括Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和Flash孔手机屏玻璃定位单元;所述Flash孔手机屏玻璃定位单元包括Flash孔十字滑台、固定在所述Flash孔十字滑台上的Flash孔固定架和固定在所述Flash孔固定架上的Flash孔检测装置;以及位于所述检测系统机架上的Rgb孔定位平台,所述Rgb孔定位平台包括Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元和Rgb孔手机屏玻璃定位单元;所述Rgb孔手机屏玻璃定位单元包括Rgb孔十字滑台、固定在所述Rgb孔十字滑台上的Rgb孔固定架和固定在所述Rgb孔固定架上的Rgb孔检测装置。
上述应用在手机屏玻璃生产线的全自动在线透光率检测系统,利用该检测系统实现产品合格与不合格的全自动分拣任务,有效的提高了生产效率与产品质量。
在另外的一个实施例中,所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元的结构相同,均包括安装平台、分别设置在所述安装平台上的用于承接被测产品的承接板、X向驱动定位单元和Y向驱动定位单元,所述X向驱动单元包括第一同步带、分别与所述第一同步带的相对的两段相连接并由所述第一同步带带动移动的两个第一同步带连接块,每个所述第一同步带连接块上设置有可相对其沿z轴方向运动的凸轮随动器,所述凸轮随动器上设置有第一凸轮,所述安装平台上设置有X向导向板,所述X向导向板的上表面包括沿Z轴向上隆起的凸台,所述凸轮随动器抵紧在所述X向导向板的上表面上;所述Y向驱动定位单元包括第二同步带、分别与所述第二同步带的相对的两段相连接并由所述第二同步带带动移动的两个第二同步带连接块,分别设置在两个所述第二同步带连接块上且夹紧所述被测产品的两个第二凸轮。
在另外的一个实施例中,所述安装平台上设有与所述凸轮随动器连接并使所述凸轮随动器抵紧在所述X向导向板上的紧固弹簧。在另外的一个实施例中,所述凸轮随动器包括抵紧在所述X向导向板的上表面上的滚轮。在
另外的一个实施例中,两个所述第一凸轮夹紧所述被测产品。
在另外的一个实施例中,所述安装平台上设有分别限位所述第一同步带连接块和所述第二同步带连接块运动距离的限位组件。
在另外的一个实施例中,所述承接板上开设有供所述第一凸轮沿X向运动的第一凹槽,供所述第二凸轮沿Y向运动的第二凹槽。
在另外的一个实施例中,所述第二同步带连接块上设置有连接杆,所述第二凸轮设置在所述连接杆上。
在另外的一个实施例中,所述Rgb孔检测装置包括:第一光源驱动模块,所述第一光源驱动模块包括LED驱动电路和被所述驱动电路驱动的LED光源;发射镜头,所述发射镜头包括一平凸透镜,所述LED光源位于所述平凸透镜的焦距,所述发射镜头产生直径3mm到8mm的LED平行光测量光束穿过待测样品;感光头,所述感光头包括感光头主体和位于所述感光头主体内的感光元件;所述感光头主体前端设有直径0.4mm到1.5mm的传感透光孔;穿过所述待测样品的LED平行光测量光束继续穿过所述传感透光孔照射在所述感光元件上;以及微控制器主控单元,所述微控制器主控单元包括:第一网络通信模块,所述第一网络通信模块用于与外部设备通信;微处理器,所述微处理器电连接所述网络通信模块和所述感光头,所述微处理器对所述LED驱动电路进行频率调制;以及第一电源模块,所述第一电源模块给所述网络通信模块和所述微处理器供电。
在另外的一个实施例中,所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的结构相同,均包括:第二光源驱动模块,所述光源驱动模块用于输出平行测量光束穿过待测样品;接收镜头,所述接收镜头用以接收穿过所述待测样品的测量光束,所述接收镜头包括第一平凸透镜和第二平凸透镜,穿过所述待测样品的测量光束先在所述第一平凸透镜聚焦,然后通过第二平凸透镜再次变成平行光输出;光子晶体分光元件模组,所述光子晶体分光元件模组用于将所述第二平凸透镜输出的测量光束分散成按照不同波长位置排列的光斑;以及FPGA主控采集单元,所述FPGA主控采集单元包括:感光元件,所述感光元件用于将所述光斑转换成模拟电势阵列;AD采集模块,所述AD采集模块用于将所述模拟电势阵列转化为数字量阵列数据;第二网络通信模块,所述网络通信模块用于与外部设备通信;FPGA核心处理器,所述FPGA核心处理器电连接所述光源驱动模块、感光元件、AD采集模块和网络通信模块;以及第二电源模块,所述电源模块用于给所述感光元件、所述AD采集模块、所述网络通信模块和所述FPGA核心处理器供电。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元(需要注意的是图中画出了IR孔手机屏玻璃定位单元或者Flash孔手机屏玻璃定位单元或者Rgb孔手机屏玻璃定位单元)的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元中的X向驱动定位单元的一个方向上的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元中的X向驱动定位单元的又一方向上的结构示意图。
图5为图3中的A处的放大示意图。
图6为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元中的Y向驱动定位单元的一个方向上的结构示意图。
图7为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置的结构示意简图。
图8为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置中的光子晶体分光元件模组的工作原理示意图。
图9为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置的工作原理流程图。
图10为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置的典型应用示意图。
图11为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的结构示意简图。
图12为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置中的光子晶体分光元件模组的工作原理示意图。
图13为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的工作原理流程图。
图14为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的典型应用示意图。
图15为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的模块结构示意图。
图16为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的机械抓手单元的结构示意图。
图17为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的工作流程图。
图18为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔手机屏玻璃定位单元或者Flash孔手机屏玻璃定位单元或者Rgb孔手机屏玻璃定位单元的结构示意图。
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。
参阅图1为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的结构示意图和图15为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的模块结构示意图。
一种手机屏玻璃生产线的检测系统,包括:检测系统机架1000;滚筒输送装置,所述滚筒输送装置包括位于所述检测系统机架前面的前滚筒输送装置2100和位于所述检测系统机架后面的后滚筒输送装置2200;位于所述检测系统机架上的机械臂抓手单元3000;位于所述检测系统机架上的IR孔定位平台4000,所述IR孔定位平台包括IR孔手机屏玻璃夹紧单元和IR孔手机屏玻璃定位单元;所述IR孔手机屏玻璃定位单元包括IR孔十字滑台4210、固定在所述IR孔十字滑台上的IR孔固定架4220和固定在所述IR孔固定架上的IR孔检测装置4230;位于所述检测系统机架上的Flash孔定位平台5000,所述Flash孔定位平台包括Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和Flash孔手机屏玻璃定位单元;所述Flash孔手机屏玻璃定位单元包括Flash孔十字滑台5210、固定在所述Flash孔十字滑台上的Flash孔固定架5220和固定在所述Flash孔固定架上的Flash孔检测装置5230;位于所述检测系统机架上的Rgb孔定位平台6000,所述Rgb孔定位平台包括Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元和Rgb孔手机屏玻璃定位单元;所述Rgb孔手机屏玻璃定位单元包括Rgb孔十字滑台6210、固定在所述Rgb孔十字滑台上的Rgb孔固定架6220和固定在所述Rgb孔固定架上的Rgb孔检测装置6230;主控单元;以及工控显示单元。
需要说明的是,图18为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的IR孔手机屏玻璃定位单元或者Flash孔手机屏玻璃定位单元或者Rgb孔手机屏玻璃定位单元(也就是说三者结构类似,这边为了方便,用一张图表示)的结构示意图。
机械臂抓手单元用于系统平台上被测样品的上料下料以及被测样品的换料移动。
图16为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的机械抓手单元的结构示意图。
机械臂抓手单元主要有机械臂主体3100和4个抓手3200组成。机械臂主体采用滑轨式,携带抓手左右快速移位。4个抓手采用气缸吸盘方式,避免被测样品的二次损伤及污染,用于吸取和放置被测样品;
定位平台(IR孔定位平台、Flash孔定位平台和Rgb孔定位平台)用于夹紧手机屏玻璃样品以及定位被检测区域的位置。整个系统有3个定位平台,分别对应IR孔检测、Rgb孔检测和Flash孔检测,均有步进电机高精准驱动。
电源模块用于给主控单元中的各功能器件以及各模块提供直流工作电压。
主控器用于与IR孔检测单元、Flash孔检测单元和Rgb孔检测单元数据交互以及控制机械平台动作。本实施方式中主控器采用以现场可编程门阵列FPGA为核心控制处理器结构设计。
网络通信模块用于与上位机或是外部设备数据交互。网络通信模块连接在主控器与工控机之间,起到双方数据命令交互转发。
工控机显示单元用于运行上位机软件,与主控单元网络数据交互以及显示人机界面。
图17为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的工作流程图。
系统从回零初始化开始后,抓手吸取被测样品。机械臂主体右移到指定位置,主控器分别发送空测信号到IR孔光谱仪、Rgb孔测定仪及Flash孔光谱仪(也就是IR孔检测单元、Flash孔检测单元和Rgb孔检测单元)。IR孔检测单元、Flash孔检测单元和Rgb孔检测单元收到信号后测得光强(平台没有放置时的光强),同时各自发送检测结束信号到主控器。主控器控制机械臂移动到中间平台位置,抓手放置被测样品,然后3个定位平台夹紧样品。夹紧到位后,主控器分别发送实测信号到IR孔光谱仪、Rgb孔测定仪及Flash孔光谱仪。IR孔检测单元、Flash孔检测单元和Rgb孔检测单元再次测得光强(平台放置玻璃后的光强),结合之前的光强进行数据计算处理得到样品的透过率,同时判断透过率是否合格后将透过率数据通过网络模块上传至上位机,将合格(OK)与不合格(NG)发送到主控器。主控器控制夹紧机构(IR孔手机屏玻璃夹紧单元、Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元和Flash孔手机屏玻璃夹紧单元)回零,并根据收到的OK/NG信号控制机械臂抓手拣出合格产品和不合格产品。
再次参阅图1为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统的结构示意图。整个设备机构上主要由三个检测平台(IR孔检测装置、Rgb孔检测装置和Flash孔检测装置)构成,分别对应IR孔检测、Rgb孔检测、Flash孔检测。设备最左边为进料口最右边为出料口,当被检测玻璃片到达进料口触发进料传感器时,机械臂主体将会左移,左边的第一个抓手会吸取新的玻璃片,左边的第二个抓手吸取最左边平台的玻璃片,右边的第二个抓手吸取中间平台的玻璃片,右边的第一个抓手会吸取最右边平台的玻璃片。然后机械臂主体右移至中间指定位置,抓手将玻璃片放置相应的定位平台上夹紧定位,光谱仪/测定仪检测透过率。主控系统根据光谱仪/测定仪的检测结果通过此时处于最后侧出料口出的抓手分拣出合格玻璃片和不合格玻璃片。
可以理解,IR孔定位平台、Flash孔定位平台和Rgb孔定位平台在检测系统机架上的左中右先后顺序不受限制。
结合图2至图6所示,具体公开了所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元(或者所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元或者所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元,三者结构相同),包括安装平台1、分别设置在所述安装平台1上的用于承接被测产品的承接板2、X向驱动定位单元和Y向驱动定位单元。所述X向驱动单元包括第一同步带3、分别与所述第一同步带3的相对的两段相连接并由所述第一同步带3带动移动的两个第一同步带连接块4。每个所述第一同步带3连接块上设置有可相对其沿z轴方向运动的凸轮随动器5,所述凸轮随动器5上设置有第一凸轮6,两个所述第一凸轮6夹紧所述被测产品。所述安装平台1上设置有X向导向板7,所述X向导向板7的上表面包括沿Z轴向上隆起的凸台8,所述凸轮随动器5抵紧在所述X向导向板7的上表面上。通过设置有凸台8,当所述凸轮随动器5运动通过所述凸台8时,能够间接的调节所述第一凸轮6延伸出承接板2的长度,所述第一凸轮6可运动至所述承接板2的下方,通过上述设置,X向驱动定位装置具有结构紧凑、定位精准、检测便捷的特点。所述凸轮随动器5包括抵紧在所述X向导向板7的上表面上的滚轮10,所述安装平台1上设有与所述凸轮随动器5连接并使所述凸轮随动器5的滚轮10表面抵紧在所述X向导向板7上的紧固弹簧9。通过设置有紧固弹簧9,可以有效防止滚轮10在通过所述凸台8的时候发生跳动,避免出现导向错误或导向精准度低。所述安装平台1和所述紧固弹簧9之间设置有连接两者的线性滑轨,所述线性滑轨在X向对紧固弹簧其导向作用,使得X向驱动定位单元定位更加精准。
所述Y向驱动定位单元包括第二同步带11、分别与所述第二同步带11的相对的两段相连接并由所述第二同步带11带动移动的两个第二同步带连接块12,分别设置在两个所述第二同步带连接块12上且夹紧所述被测产品的两个第二凸轮13。通过上述设置,Y向驱动定位单元具有结构紧凑、定位精准的特点。
所述第二同步带连接块12上设置有连接杆14,所述第二凸轮13设置在所述连接杆14上。通过设置有连接杆14,可以根据不同被测产品尺寸,调整所述第二凸轮13的位置,以便于更方便的夹紧所述被测产品。
所述安装平台1上设有分别限位所述第一同步带连接块4和所述第二同步带连接块12运动距离的限位组件16,所述承接板2上开设有供所述第一凸轮6沿X向运动的第一凹槽17,供所述第二凸轮13沿Y向运动的第二凹槽18。所述第一凹槽17为开设在所述承接板2上的腰型槽,所述第二凹槽18为开设在所述承接板2上俯视呈开口朝向Y向的U型凹槽。所述第二同步带11可间接带动所述第二凸轮13运动至所述U型凹槽外。所述透过率检测定位平台包括用于容置安装平台1、X向驱动定位单元和Y向驱动定位单元的保护罩,所述保护罩的侧壁上开设有供所述传感器支架运动的凹槽。
图7为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置的结构示意简图。
所述IR孔检测装置或者所述Flash孔检测装置(两者结构相同),包括:第一光源驱动模块8100、发射镜头8200、感光头8300和微控制器主控单元8400。
所述第一光源驱动模块包括LED驱动电路和被所述驱动电路驱动的LED光源。
第一光源驱动模块用于产生驱动LED光源所需的频率调制信号。光源采用单色或宽光谱LED设计,本实施方式中选用550nm的绿色LED,可以实现快速点亮或熄灭,驱动电路由MOS开关三极管等元件组成,采用恒压驱动方式,受控于微处理器的频率调制,交流光测量的方式可以确保实时消除背景光干扰及光源自身漂移的测量误差。
所述发射镜头包括一平凸透镜,所述LED光源位于所述平凸透镜的焦距,所述发射镜头产生直径3mm到8mm的LED平行光测量光束穿过待测样品。具体地,所述平凸透镜的直径为25mm。
在另外的一个实施例中,所述LED平行光测量光束的直径为6mm。
所述感光头包括感光头主体和位于所述感光头主体内的感光元件。所述感光头主体前端设有直径0.4mm到1.5mm的传感透光孔。穿过所述待测样品的LED平行光测量光束继续穿过所述传感透光孔照射在所述感光元件上。
在另外的一个实施例中,所述传感透光孔的直径为0.5mm。
感光头采用高分辨率感光头。
图8为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置中的光子晶体分光元件模组的工作原理示意图。高分辨率感光头用于感应光强,将光强转换为数字量输出。高分辨感光头模组内部主要由一只高分辨率可编程感光元件以及配套的电源电路组成。感光元件内部集成光电二极管、AD转换器、I2C总线以及两种可编程寄存器。当微处理器通过I2C总线配置开启感光元件后,入射光线照射到感光元件表面时光电二极管进行光电转化。AD转换器随之进行模数转化,将光强值转换为相应的数字量暂存在寄存器。然后微处理器读取数字量并进行相应数据处理得到相应光强值,本实施方式中,高分辨率感光头模组采用型号为HG550(杭州汇光科技有限公司)的产品。
再次参阅图7为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述Rgb孔检测装置的结构示意简图。
所述微控制器主控单元包括第一网络通信模块8410、微处理器8420和第一电源模块8430。
所述第一网络通信模块用于与外部设备通信。
也就是说,第一网络通信模块用于对外部设备的网络数据交互控制。第一网络通信模块是FPGA核心处理器模块与外部设备交互的通信桥梁,具体地可以采用RJ45标准网络接口,实时接收外部网络数据与处理器交互。可以理解,也可以采用蓝牙或者wifi或者3G等无线传输方式与外部设备进行通信交互。可以理解,所述外部设备可以是上位机。
所述微处理器电连接所述第一网络通信模块和所述感光头,所述微处理器对所述LED驱动电路进行频率调制。
具体地,本实施方式中MCU采用32位ARM内核微控制器,型号为STM32F103的(意法半导体(ST)公司)可编程集成芯片,工作时钟频率可以高达72MHz。微处理器与第一光源驱动模块相连,通过控制第一光源驱动模块实现光源开启关断的频率控制。微处理器与感光头相连,对其进行参数设置以及光强采集。微处理器与第一网络通信模块相连,进行对外部设备的网络数据交互控制。
第一电源模块,所述第一电源模块给所述第一网络通信模块和所述微处理器供电。
也就是说,第一电源模块用于给微控制器主控单元中的各功能器件提供稳定直流工作电压。本实施方式中采用型号为金升阳IB0503XT-1WR2的隔离稳压电源供电,与外界电网保持隔离,确保各个功能单元的供电能够纯净可靠。
本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的Rgb孔检测装置的有益效果如下:(1)本发明测量光源采用单色或宽光谱LED设计,具有体积小、功耗低、光谱稳定、实时频率响应特性佳等优点。(2)本发明光源驱动单元采用频率调制的交流光调频设计,以确保实时消除背景光干扰及光源自身漂移的测量误差。(3)本发明感光元件采用高分辨率传感器结构设计,整体模拟增益和数字输出时间均可编程控制,以确保动态范围可达100万。(4)本发明光路系统采用大测量光束平行入射,小透光孔径光敏传感的测量方式,LED调频光束一般可为3mm~8mm直径,光敏传感小透光孔径一般为0.4mm~1.5mm。
图9为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的Rgb孔检测装置的工作原理流程图。软件程序从上电开启后进入初始化配置,然后等待网口命令。当收到采集光强命令,则微处理器打开光源,然后通过I2C发送采集指令到感光头测得参考光光强值,处理器读取光强值后关闭光源,再次发送指令读取暗环境光强值,然后进行数据处理,计算并上传两次光强差(光强差即是此时所需要的光强),之后进入等待网口命令的状态。当收到设置参数命令(如改变曝光值),则处理器内部改变相应的参数(如加大曝光值)并储存,同时回复相应指令代码以表示设置完成,然后进入等待网口命令状态。如果收到不符合的指令则处理器不做处理,继续等待网口命令状态。
图10为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的Rgb孔检测装置的典型应用示意图。本发明采用大测量光束平行入射,小透光孔径光敏传感的测量方式。微处理器控制光源驱动打开LED光源,光源交流调频光束经过准直透镜后入射到被测玻璃样品上,光束直径为6mm,光束透过玻璃样品后的微弱光再经过感光头的通光小孔后照射到感光元件光敏面上,光敏传感小透光孔径为0.5mm,由于感光头的通光小孔远小于待测样品上的光束光斑大小,故不论投射的光束光斑形状,感光头接收到的光面积能量始终只有0.5mm通光小孔面积的光能量,从而确保感光面光束光斑的均匀、稳定;同样原理,当插入光孔直径为1mm的被测玻璃样品时,此时的感光头接收到的光面积能量始终只有0.5mm通光小孔面积的光能量,从而确保放置样品前后的测量光能量的一致性。微处理器通过I2C总线开启感光元件并进行光强采集、读取,通过内部程序可编程控制高分辨率感光头模组HG550的模拟增益和数字输出时间,以达到动态范围100万单位,确保能高分辨率探测透过率<1%的毛玻璃样品,中央处理器读取数据并相关运算处理分析后,网络上传上位机,同时发送IO信号到外部执行机构。
参阅图11为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的结构示意简图。
所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置,包括:第二光源驱动模块9100、接收镜头9200、光子晶体分光元件模组9300和FPGA主控采集单元9400。
所述第二光源驱动模块用于输出平行测量光束穿过待测样品。较优地,所述平行测量光束的光谱采用宽光谱。
在另外的一个实施例中,所述第一包括驱动电路和被所述驱动电路驱动的卤钨灯。在另外的一个实施例中,所述卤钨灯采用德国HLL55919卤钨灯。驱动电路提供稳定恒流源,点亮卤钨灯。卤钨灯采用德国进口卤钨灯米泡,其内部结构为1.9*1.9mm方形灯丝设计,具有发光效率高,光斑均匀等特点。
所述接收镜头用以接收穿过所述待测样品的测量光束,所述接收镜头包括第一平凸透镜和第二平凸透镜,穿过所述待测样品的测量光束先在所述第一平凸透镜聚焦,然后通过第二平凸透镜再次变成平行光输出。
也就是说,接收镜头用于接收入射测量光束,内部有两片平凸透镜,具体直径直分别为20mm,6mm。(也就是说,所述第一平凸透镜的直径为20cm,所述第二平凸透镜的直径为6mm。)经过被测样品后的测量光束先由镜头Φ20透镜聚集,然后由处在透镜焦点处的Φ6小透镜准直成平行光输出,输出光照射光子晶体分光元件的光敏面。本实施方式中,平凸透镜采用大恒光电的增透膜透镜组。
所述光子晶体分光元件模组用于将所述第二平凸透镜输出的测量光束分散成按照不同波长位置排列的光斑。
图12为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置中的光子晶体分光元件模组的工作原理示意图。由于入射光束是复合波长光点,根据光学原理不同波长复合光在经过反射和折射时的角度会有一定量的偏移,入射光束进入光子晶体分光元件模组后,经过反射镜1、反射镜2、反射镜3、反射镜N-2、反射镜N-1、反射镜N等一系列的特定反射,最后分散出不同波长的光按一定的次序排列照射在感光元件上。
在另外的一个实施例中,所述光子晶体分光元件模组的光谱工作范围为:350~1024nm。
再次参阅图11为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的结构示意简图。所述FPGA主控采集单元包括:感光元件9410、AD采集模块9420、第二网络通信模块9430、FPGA核心处理器9440和第二电源模块9450。
所述感光元件用于将所述光斑转换成模拟电势阵列。
具体地,感光元件采用美国ASM公司的TSL1401型线阵CCD(也可采用1024线阵CCD),内含128*1个线性光电二极管。光照射到光电二极管上,产生光电流。光电流又被与该像素有关的有源积分电路积分。积分后的每个像素点的电荷量恰好与该点的光照强度和积分时间成正比,故在同样的积分时间下,其相应的电荷产生的电势就能反映出相应的光照强度。
所述AD采集模块用于将所述模拟电势阵列转化为数字量阵列数据。
具体地,AD采集模块采用高速12位AD转换芯片,配合线阵CCD特定时序实现快速稳定的AD采集。
所述第二网络通信模块用于与外部设备通信。也就是说,第二网络通信模块用于对外部设备的网络数据交互控制。第二网络通信模块是FPGA核心处理器模块与外部设备交互的通信桥梁,具体地可以采用RJ45标准网络接口,实时接收外部网络数据与处理器交互。可以理解,也可以采用蓝牙或者wifi或者3G等无线传输方式与外部设备进行通信交互。可以理解,所述外部设备可以是上位机。
所述FPGA核心处理器电连接所述第二光源驱动模块、感光元件、AD采集模块和第二网络通信模块。具体地,FPGA核心处理器采用型号为AGLN250(美国MICROSE)产品。处理器高速并行控制各个相关单元电路,定时发送特定时序到感光元件,同步控制第二光源驱动模块及AD采集模块信号处理,确保获取光谱扫描数据的准确性、稳定性、实时性。同时FPGA核心处理器还与第二网络通信模块相连进行数据通信。
第二电源模块,所述第二电源模块用于给所述感光元件、所述AD采集模块、所述第二网络通信模块和所述FPGA核心处理器供电。
也就是说,第二电源模块用于给主控单元中的各功能器件提供稳定直流工作电压。本实施方式中采用型号为金升阳IB0503XT-1WR2的隔离稳压电源供电,与外界电网保持隔离,确保各个功能单元的供电能够纯净可靠。
在另外的一个实施例中,上述光谱仪,本发明光路系统采用基于光子晶体分光原理结构设计,具有功耗低、稳定性高、速度快、性价比高、光谱范围宽等优点,有利于小型化、集成化嵌入式设计,其宽光谱工作范围为:350~1024nm。
本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的有益效果如下:(1)本发明光路系统采用基于光子晶体分光原理结构设计,具有功耗低、稳定性高、速度快、性价比高、光谱范围宽等优点,有利于小型化、集成化嵌入式设计,其宽光谱工作范围为:350~1024nm。(2)本发明感光元件采用线阵CCD设计,具有宽光谱、宽动态范围、高灵敏度等优点。(3)本发明主控单元采用以现场可编程门阵列FPGA为核心控制处理器结构设计,高速并行处理相关控制及采集时序,以确保同步检测数据的准确性、稳定性、实时性。(4)本发明光源采用德国进口卤钨灯米泡,其结构为1.9*1.9mm方形灯丝设计,具有发光效率高,光斑均匀等特点。
图13为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的工作原理流程图。软件程序从上电开启后进入初始化配置,开启光源模块,然后等待网口命令。当收到采集光强命令,则FPGA核心处理器发送特定时序到感光元件,感光元件将光强转换成对应的模拟电势,同时开启AD转化模块转换感光元件中模拟电势为数字量,处理器得到数字量后整理输出一系列的波长点以及对应的光强,然后进入等待网口命令的状态。当收到采集透过率命令,则FPGA核心处理器处理器同样进行采集光强动作得到数字量后与之前的光强值相除及相关运算,计算得到透过率后整理上传输出,然后进入等待网口命令的状态。当收到设置参数命令(如改变曝光值),则处理器内部改变相应的参数(如加大曝光值)并储存,同时回复相应指令代码以表示设置完成,然后进入等待网口命令状态。如果收到不符合的指令则处理器不做处理,继续等待网口命令状态。
图14为本申请实施例提供的一种手机屏玻璃生产线的检测系统中的所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的典型应用示意图。卤钨灯光源经过光纤传导到发射镜头,将光照射到被测玻璃样品。光谱仪接收镜头汇聚透过玻璃样品后的散射测量光束,经过接收透镜(第一平凸透镜和第二平凸透镜)准直后传导到光子晶体分光元件上。测量光束在分光元件内部经过多次反射被散射出按特定波长排序的单色光斑。散射出来的光斑照射到CCD阵列感光元件上,由CCD阵列感光元件进行光电转换。FPGA核心处理器发送特定时序到CCD阵列感光元件,并开启AD采集模块将光电转换出来的模拟电势转成数字量,然后进行数据处理分析后网络上传上位机,同时发送IO信号到外部执行机构。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,包括:
检测系统机架;
所述滚筒输送装置,所述滚筒输送装置包括位于所述检测系统机架前面的前滚筒输送装置和位于所述检测系统机架后面的后滚筒输送装置;
位于所述检测系统机架上的机械臂抓手单元;
位于所述检测系统机架上的IR孔定位平台,所述IR孔定位平台包括IR孔手机屏玻璃夹紧单元和IR孔手机屏玻璃定位单元;所述IR孔手机屏玻璃定位单元包括IR孔十字滑台、固定在所述IR孔十字滑台上的IR孔固定架和固定在所述IR孔固定架上的IR孔检测装置;
位于所述检测系统机架上的Flash孔定位平台,所述Flash孔定位平台包括Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和Flash孔手机屏玻璃定位单元;所述Flash孔手机屏玻璃定位单元包括Flash孔十字滑台、固定在所述Flash孔十字滑台上的Flash孔固定架和固定在所述Flash孔固定架上的Flash孔检测装置;以及
位于所述检测系统机架上的Rgb孔定位平台,所述Rgb孔定位平台包括Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元和Rgb孔手机屏玻璃定位单元;所述Rgb孔手机屏玻璃定位单元包括Rgb孔十字滑台、固定在所述Rgb孔十字滑台上的Rgb孔固定架和固定在所述Rgb孔固定架上的Rgb孔检测装置。
2.根据权利要求1所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述IR孔手机屏玻璃夹紧单元、所述Flash孔手机屏玻璃夹紧单元和所述Rgb孔手机屏玻璃夹紧单元的结构相同,均包括安装平台、分别设置在所述安装平台上的用于承接被测产品的承接板、X向驱动定位单元和Y向驱动定位单元,所述X向驱动单元包括第一同步带、分别与所述第一同步带的相对的两段相连接并由所述第一同步带带动移动的两个第一同步带连接块,每个所述第一同步带连接块上设置有可相对其沿z轴方向运动的凸轮随动器,所述凸轮随动器上设置有第一凸轮,所述安装平台上设置有X向导向板,所述X向导向板的上表面包括沿Z轴向上隆起的凸台,所述凸轮随动器抵紧在所述X向导向板的上表面上;
所述Y向驱动定位单元包括第二同步带、分别与所述第二同步带的相对的两段相连接并由所述第二同步带带动移动的两个第二同步带连接块,分别设置在两个所述第二同步带连接块上且夹紧所述被测产品的两个第二凸轮。
3.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述安装平台上设有与所述凸轮随动器连接并使所述凸轮随动器抵紧在所述X向导向板上的紧固弹簧。
4.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述凸轮随动器包括抵紧在所述X向导向板的上表面上的滚轮。
5.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,两个所述第一凸轮夹紧所述被测产品。
6.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述安装平台上设有分别限位所述第一同步带连接块和所述第二同步带连接块运动距离的限位组件。
7.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述承接板上开设有供所述第一凸轮沿X向运动的第一凹槽,供所述第二凸轮沿Y向运动的第二凹槽。
8.根据权利要求2所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,所述第二同步带连接块上设置有连接杆,所述第二凸轮设置在所述连接杆上。
9.根据权利要求1所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,
所述Rgb孔检测装置包括:
第一光源驱动模块,所述第一光源驱动模块包括LED驱动电路和被所述驱动电路驱动的LED光源;
发射镜头,所述发射镜头包括一平凸透镜,所述LED光源位于所述平凸透镜的焦距,所述发射镜头产生直径3mm到8mm的LED平行光测量光束穿过待测样品;
感光头,所述感光头包括感光头主体和位于所述感光头主体内的感光元件;所述感光头主体前端设有直径0.4mm到1.5mm的传感透光孔;穿过所述待测样品的LED平行光测量光束继续穿过所述传感透光孔照射在所述感光元件上;
以及
微控制器主控单元,所述微控制器主控单元包括:
第一网络通信模块,所述第一网络通信模块用于与外部设备通信;
微处理器,所述微处理器电连接所述网络通信模块和所述感光头,所述微处理器对所述LED驱动电路进行频率调制;以及
第一电源模块,所述第一电源模块给所述网络通信模块和所述微处理器供电。
10.根据权利要求1所述的手机屏玻璃生产线的检测系统,其特征在于,
所述IR孔检测装置和所述Flash孔检测装置的结构相同,均包括:
第二光源驱动模块,所述光源驱动模块用于输出平行测量光束穿过待测样品;
接收镜头,所述接收镜头用以接收穿过所述待测样品的测量光束,所述接收镜头包括第一平凸透镜和第二平凸透镜,穿过所述待测样品的测量光束先在所述第一平凸透镜聚焦,然后通过第二平凸透镜再次变成平行光输出;
光子晶体分光元件模组,所述光子晶体分光元件模组用于将所述第二平凸透镜输出的测量光束分散成按照不同波长位置排列的光斑;以及
FPGA主控采集单元,所述FPGA主控采集单元包括:
感光元件,所述感光元件用于将所述光斑转换成模拟电势阵列;
AD采集模块,所述AD采集模块用于将所述模拟电势阵列转化为数字量阵列数据;
第二网络通信模块,所述网络通信模块用于与外部设备通信;
FPGA核心处理器,所述FPGA核心处理器电连接所述光源驱动模块、感光元件、AD采集模块和网络通信模块;以及
第二电源模块,所述电源模块用于给所述感光元件、所述AD采集模块、所述网络通信模块和所述FPGA核心处理器供电。
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