CN110208289A - 基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法,属于玻璃基板检测技术领域。本发明包括相机,其用于采集玻璃基板上各个检测区域的图像信息;三轴驱动单元,其用于驱动相机在玻璃基板上方运动;计算机,其用于存储预设的最佳轨迹信息,并控制所述三轴驱动单元驱动所述相机沿预设的最佳轨迹信息移动;其中,所述预设的最佳轨迹信息被配置为:使所述相机沿设定的顺序拍摄所述各个检测区域,以及在各个检测区域以对应的Z轴高度拍摄该检测区域。该装置对玻璃基板进行检测时直接调用先前存储的对焦定位序列数组快速的实现定位和对焦,采集出玻璃基板的最佳清晰的图像,提高了对玻璃基板表面检测的效率。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃基板检测技术领域,具体是涉及基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法。
背景技术
以液晶显示器为代表的平板显示技术广泛应用于人们的日常生产和生活中。平板显示玻璃基板在生产制造过程中,存在着诸多工序和各种检测环节,使得玻璃基板要频繁的输运到各个工作环节,玻璃基板在输运过程中极易因为刮痕、形变以及局部应力集中等原因而产生损坏。但目前玻璃基板的缺陷检测方法还处于人工肉眼识别的阶段,效率、良品率、误判量难以满足业界的需求。尤其是玻璃基板上下表层的异物、刮伤,利用人眼判断时,不仅耗费大量人力,容易出现误判。
现阶段玻璃基板在气浮支撑平台上往复运动时,玻璃基板在扫描线处的首尾飘高会呈现出翘曲波形,当翘曲部分超过了日常设定值,就会导致相机产生离焦现象,进而影响拍照清晰度。气浮支撑平台主要是携带玻璃基板进行二维运动,并通过Z轴方向位移进行精确拍照定位,从而实现对玻璃基板的实时调焦、调平功能。
但是现有技术中的相机调焦和对焦效率低,不能根据玻璃基板的面型快速调焦和对焦,相机采集的玻璃基板的检测区域图像清晰度差,不能满足玻璃基板高精度表面损伤检测的降要求,低了玻璃基板表面损伤的检测效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的中现有技术中相机调焦和对焦效率低,不能根据玻璃基板的面型快速调焦和对焦,相机采集的玻璃基板的检测区域图像清晰度差,不能满足玻璃基板高精度表面损伤检测的降要求,低了玻璃基板表面损伤的检测效率的不足,提供基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法。
本发明提供基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统,其包括:
相机,其用于采集玻璃基板上各个检测区域的图像信息;
三轴驱动单元,其用于驱动相机在玻璃基板上方运动;
计算机,其用于存储预设的最佳轨迹信息,并控制所述三轴驱动单元驱动所述相机沿预设的最佳轨迹信息移动;其中,
所述预设的最佳轨迹信息被配置为:使所述相机沿设定的顺序拍摄所述各个检测区域,以及在各个检测区域以对应的Z轴高度拍摄该检测区域。
优选方案:所述三轴驱动单元包括Z轴驱动单元、Y轴驱动单元和X轴驱动单元,所述Z轴驱动单元设置在Y轴驱动单元上,所述Y轴驱动单元设置在机架上,机架的底部设有气浮支撑平台,所述X轴驱动单元设置在气浮支撑平台上。
优选方案:所述Z轴驱动单元为Z轴直线模组,所述相机固定设置在Z轴直线模组的滑块上,所述相机跟随Z轴直线模组的滑块方向垂直上下运动对玻璃基板上各个检测区域进行图像采集,所述Z轴直线模组用于调整相机的最佳对焦高度。
优选方案:所述Y轴驱动单元为Y轴直线模组,所述Z轴驱动单元固定在Y轴直线模组的滑块上,所述Y轴直线模组用于驱动相机沿Y轴方向直线运动,所述相机沿Y轴方向做等距离Stepping,在不同Y坐标下沿X方向对玻璃基板上各个检测区域进行图像采集。
优选方案:所述X轴驱动单元为X轴直线模组,所述玻璃基板通过真空吸盘连接在X轴直线模组上,所述X轴直线模组用于驱动玻璃基板沿X轴方向直线运动,所述相机沿X轴方向对玻璃基板上各个检测区域进行图像采集。
优选方案:所述机架为花岗岩龙门构架或大理石龙门构架,所述Y轴驱动单元与花岗岩龙门构架或大理石龙门构架固定连接。
本发明的另一方面还提供了基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统的方法,其包括以下步骤:
对首块玻璃基板的各个检测区域按预设顺序进行拍摄,记录相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度;
将记录的相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度保存为最佳轨迹信息;
在检测其他玻璃基板时,调用最佳轨迹信息,控制相机在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄。
优选方案:所述对首块玻璃基板的各个检测区域按预设顺序进行拍摄,记录相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度具体为:
计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机对首块玻璃基板的各个检测区域进行拍摄,计算机记录相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度。
优选方案:所述计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机对首块玻璃基板的各个检测区域进行拍摄具体为:
计算机控制X轴驱动单元带动玻璃基板沿X轴方向移动到相机的成像线下做全行程长度的正向或反向运动,同时计算机控制相机按设定拍照间隔对玻璃基板的各个检测区域图像采集;
计算机控制Y轴驱动单元带动相机沿Y轴方向平移设定宽度,然后重复上述步骤的检测内容;
计算机控制Z轴驱动单元带动相机沿Z轴方向调整各个检测区域上成像最清楚时的相机高度,重复上述步骤的检测内容直到所有检测区域图像采集完毕。
优选方案:所述在检测其他玻璃基板时,调用最佳轨迹信息,控制相机在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄具体为:
在检测其他玻璃基板时,计算机调用相机在各个检测区域成像最清晰时相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度形成凸轮曲线;
相机在按照平面运行轨迹运动时,相机同时按照凸轮曲线来运动,使相机与玻璃基板之间始终保持稳定的对焦距离,实现根据玻璃基板的面型自动对焦进行图像采集。
在上述技术方案的基础上,与现有技术相比,本发明的优点如下:
1)本发明的基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法,该相机首先对首块玻璃基板的各个检测区域按预设顺序进行拍摄,记录相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度;然后将记录的相机的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度保存为最佳轨迹信息;最后在检测其他玻璃基板时,调用最佳轨迹信息,控制相机在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄。便于对下一玻璃基板的检测,在对下一玻璃基板进行检测时直接调用先前存储的最佳轨迹信息快速的实现相机对焦,采集出玻璃基板的具有最佳清晰度的图像,减少了糊图率,提高了对玻璃基板表面检测的准确度与检测效率。
2)本发明的基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法,该装置的计算机通过X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元控制相机对玻璃基板的检测区域进行三维定位,全面覆盖了玻璃基板的检测范围,能够灵活的调整相机的定位方向和定位高度,提高了相机图像采集的清晰度。
3)本发明的基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法,该装置能够即时分析和计算当前拍照位置的清晰度,实现了精确获取相机对焦距离偏差的功能,能将相机实时动态对焦精度偏差控制在±5um内,能完全满足高精度AOI 1um灵敏度下±14um景深范围内光学头准确对焦的要求。
4)本发明的基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统及方法,该装置的机架为花岗岩龙门构架或大理石龙门构架。花岗岩龙门构架或大理石龙门构架具有抗磨蚀,耐高温,方便维护,方便机械导轨,丝杆拆卸。花岗岩龙门构架的工作表面在使用中保养维护简便,材质稳定,能够保证长期不变形,线膨胀系数小,机械精度高,防锈、防磁、绝缘。不变形,硬度高,耐磨性强。花岗岩龙门构架适用于现场的工作环境,并高度恒久长期保有产品本身精度的特性,更能确定工作环境中加工与检测的精度与工作产品品质。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图;
图2为本发明的Z轴凸轮运动曲线图。
附图标记:1-相机,2-Z轴驱动单元,3-Y轴驱动单元,4-机架,5-X轴驱动单元,6-气浮支撑平台,7-玻璃基板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示,本发明实施例提供了基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统,其包括:相机1,相机1用于采集玻璃基板7上各个检测区域的图像信息;三轴驱动单元,三轴驱动单元用于驱动相机1在玻璃基板7的上方运动;计算机,计算机用于存储预设的最佳轨迹信息,并控制所述三轴驱动单元驱动所述相机1沿预设的最佳轨迹信息移动;其中,预设的最佳轨迹信息被配置为:使所述相机1沿设定的顺序拍摄所述各个检测区域,以及在各个检测区域以对应的Z轴高度拍摄该检测区域。
工作原理
该系统的相机1首先对首块玻璃基板7的各个检测区域按预设顺序进行拍摄,记录相机1的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度;然后将记录的相机1的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度保存为最佳轨迹信息;最后在检测其他玻璃基板时,调用最佳轨迹信息,控制相机1在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄。便于对下一玻璃基板7的检测,在对下一玻璃基板7进行检测时直接调用先前存储的最佳轨迹信息快速的实现相机1的定位和对焦,采集出玻璃基板7的最佳清晰的图像,提高了对玻璃基板7表面检测的效率。
具体地:三轴驱动单元包括Z轴驱动单元2、Y轴驱动单元3和X轴驱动单元5,所述Z轴驱动单元2设置在Y轴驱动单元3上,所述Y轴驱动单元3设置在机架4上,机架4的底部设有气浮支撑平台6,所述X轴驱动单元5设置在气浮支撑平台4上。
所述Z轴驱动单元2为Z轴直线模组,相机1固定设置在Z轴直线模组的滑块上,相机1跟随Z轴直线模组的滑块方向垂直上下运动对玻璃基板7进行图像采集,Z轴直线模组用于上下调整相机1的最佳对焦位置。所述Y轴驱动单元3为Y轴直线模组,Z轴驱动单元3固定在Y轴直线模组的滑块上,Y轴直线模组用于驱动相机1沿Y轴方向直线运动,相机1沿Y轴方向对玻璃基板7进行图像采集。所述X轴驱动单元5为X轴直线模组,玻璃基板7通过真空吸盘连接在X轴直线模组上,X轴直线模组用于驱动玻璃基板7在气浮支撑平台6上沿X轴方向直线运动,相机1沿X轴方向对玻璃基板7进行图像采集。该装置的计算机通过X轴驱动单元5、Y轴驱动单元3和Z轴驱动单元2控制相机1对玻璃基板7的检测区域进行三维定位,全面覆盖了玻璃基板7的检测范围,能够灵活的调整相机1的定位方向和定位高度,提高了相机1图像采集的范围和清晰度。
优选实施例方案:该机架4为花岗岩龙门构架,Y轴驱动单元3与花岗岩龙门构架固定连接。采用花岗岩龙门构架来安装Y轴驱动单元3、Z轴驱动单元2和相机1在于:花岗岩龙门构架具有抗磨蚀,耐高温,方便维护,方便机械导轨,丝杆拆卸。花岗岩龙门构架的工作表面在使用中保养维护简便,材质稳定,能够保证长期不变形,线膨胀系数小,机械精度高,防锈、防磁、绝缘。不变形,硬度高,耐磨性强。花岗岩龙门构架适用于现场的工作环境,并高度恒久长期保有产品本身精度的特性,更能确定工作环境中加工与检测的精度与工作产品品质。
本发明的另一方面还提供了基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统的方法,该方法包括以下步骤:
步骤1:计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机1对首块玻璃基板7的各个检测区域进行拍摄,计算机记录相机1的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度;
步骤2:将记录的相机1的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度保存为最佳轨迹信息;
步骤3:在检测其他玻璃基板1时,调用最佳轨迹信息,控制相机1在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄。
优选实施例方案:上述步骤1中的所述计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机1对首块玻璃基板7的各个检测区域进行拍摄具体为:
步骤11:计算机控制X轴驱动单元5带动玻璃基板1沿X轴方向移动到相机1的成像线下做全行程长度的正向或反向运动,同时计算机控制相机1按设定拍照间隔对玻璃基板7的各个检测区域图像采集;
步骤12:计算机控制Y轴驱动单元3带动相机1沿Y轴方向平移设定宽度,然后重复上述步骤11的检测内容;
步骤13:计算机控制Z轴驱动单元2带动相机1沿Z轴方向调整各个检测区域上成像最清楚时的相机高度,重复上述步骤12的检测内容直到所有检测区域图像采集完毕。
优选实施例方案:如图2所示,上述步骤3中的在检测其他玻璃基板7时,调用最佳轨迹信息,控制相机1在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄具体为:
在检测其他玻璃基板7时,计算机调用相机1在各个检测区域成像最清晰时相机1的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度形成凸轮曲线;
相机1在按照平面运行轨迹运动时(即相机1沿Y轴驱动单元3运行方向和X轴驱动单元5运行方向),相机1同时按照凸轮曲线来运动,使相机1与玻璃基板7之间始终保持稳定的对焦高度D1=D2=D3=D4,实现根据玻璃基板7的面型自动对焦进行图像采集。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统,其特征在于,其包括:
相机(1),其用于采集玻璃基板(7)上各个检测区域的图像信息;
三轴驱动单元,其用于驱动相机(1)在玻璃基板(7)上方运动;
计算机,其用于存储预设的最佳轨迹信息,并控制所述三轴驱动单元驱动所述相机(1)沿预设的最佳轨迹信息移动;其中,
所述预设的最佳轨迹信息被配置为:使所述相机(1)沿设定的顺序拍摄所述各个检测区域,以及在各个检测区域以对应的Z轴高度拍摄该检测区域。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:
所述三轴驱动单元包括Z轴驱动单元(2)、Y轴驱动单元(3)和X轴驱动单元(5),所述Z轴驱动单元(2)设置在Y轴驱动单元(3)上,所述Y轴驱动单元(3)设置在机架(4)上,机架(4)的底部设有气浮支撑平台(6),所述X轴驱动单元(5)设置在气浮支撑平台(6)上。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:
所述Z轴驱动单元(2)为Z轴直线模组,所述相机(1)固定设置在Z轴直线模组的滑块上,所述相机(1)跟随Z轴直线模组的滑块方向垂直上下运动对玻璃基板(7)上各个检测区域进行图像采集,所述Z轴直线模组用于调整相机(1)的最佳对焦高度。
4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:
所述Y轴驱动单元(3)为Y轴直线模组,所述Z轴驱动单元(2)固定在Y轴直线模组的滑块上,所述Y轴直线模组用于驱动相机(1)沿Y轴方向直线运动,所述相机(1)沿Y轴方向做等距离Stepping,实现在不同Y坐标下沿X方向对玻璃基板(7)上各个检测区域进行图像采集。
5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:
所述X轴驱动单元(5)为X轴直线模组,所述玻璃基板(7)通过真空吸条连接在X轴直线模组上,所述X轴直线模组用于驱动玻璃基板(7)沿X轴方向直线运动,所述相机(1)沿X轴方向对玻璃基板(7)上各个检测区域进行图像采集。
6.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:
所述机架(4)为花岗岩龙门构架或大理石龙门构架,所述Y轴驱动单元(3)与花岗岩龙门构架或大理石龙门构架固定连接。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于图像清晰度的自动面型跟踪对焦系统的方法,其特征在于,其包括以下步骤:
对首块玻璃基板(7)的各个检测区域按预设顺序进行多次拍摄,记录相机(1)在垂直于玻璃基板(7)的Z方向的运行轨迹,同时利用清晰度计算软件分析在各个Z方向运行轨迹点上的清晰度值,并提取出当前拍照区域具有最佳清晰度时的相机(1)高度值;
将记录的相机(1)的在各个检测区域上成像最清楚的相机高度数据保存为最佳轨迹信息;
在检测其他玻璃基板(7)时,调用最佳轨迹数据,控制相机(1)按规划的最佳轨迹在Z方向运动,保证在各个检测区域能持续保持最佳对焦状态。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
所述对首块玻璃基板(7)的各个检测区域按预设顺序进行拍摄,记录相机(1)在各个检测区域上成像最清楚,所拍图像具有最佳清晰度时的相机高度,具体为:
计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机(1)对首块玻璃基板(7)的各个检测区域进行拍摄,计算机记录相机(1)的在各个检测区域上成像最清楚时的相机高度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:
所述计算机控制三轴驱动单元按预设顺序驱动相机(1)对首块玻璃基板(7)的各个检测区域进行拍摄具体为:
计算机控制X轴驱动单元(5)带动玻璃基板(7)沿X轴方向移动到相机(1)的成像线下做全行程长度的正向或反向运动,同时计算机控制相机(1)按设定拍照间隔对玻璃基板(7)的各个检测区域图像采集;
计算机控制Y轴驱动单元(3)带动相机(1)沿Y轴方向平移设定宽度,然后重复上述步骤的检测内容;
计算机控制Z轴驱动单元(2)带动相机(1)沿Z轴方向调整各个检测区域上成像最清楚时的相机高度,重复上述步骤的检测内容直到所有检测区域图像采集完毕。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
所述在检测其他玻璃基板(7)时,调用最佳轨迹信息,控制相机(1)在水平面上沿所述平面运行轨迹运动,并在各个检测区域上以保存的相应的相机高度拍摄具体为:
在检测其他玻璃基板(7)时,计算机调用相机(1)在各个检测区域成像最清晰时相机(1)的平面运行轨迹和在各个检测区域上成像最清楚的相机高度形成凸轮曲线;
相机(1)在按照平面运行轨迹运动时,相机(1)同时在Z方向按照凸轮曲线来运动,使相机(1)与玻璃基板(7)之间始终保持稳定的对焦距离,实现根据玻璃基板(7)的面型自动对焦进行图像采集。
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