CN111505849A - 一种lcd显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法，包括工业相机，工业相机安装于待检LCD显示屏的正上方，待检LCD显示屏的周围设置有由多组光源设备堆叠构成的多层光源，多层光源的入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，多层光源中的各组光源设备每次开启一组，同时其他组光源设备关闭，工业相机用于抓取不同组光源设备开启时的待检LCD显示屏的图像。本发明通过各组光源设备依次开启，且每次只一组光源设备开启，由工业相机抓取不同曝光度的多张图像，从而获得待检LCD显示屏多张图像，即可获取待检LCD显示屏各层次瑕疵，以实现对LCD显示屏成品缺陷的自动成像。

Description

一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法
技术领域
本发明属于视觉检测技术领域，具体涉及一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法。
背景技术
液晶显示屏幕又称为LCD显示屏，其通过电流控制屏内液体水晶溶液排列以影响光线投射，从而在屏幕上成像。LCD显示屏由于耗电量低、体积小、重量轻等优点，在当前显示屏幕市场占据着重要地位。例如空调遥控器、计算器、数码相机等设备均通过LCD显示屏显示。
LCD显示屏由上层玻璃、下层玻璃、上下层玻璃间的液晶、贴于上层玻璃的上偏光片、贴于下层玻璃的下偏光片五层结构组成，该五层结构中任意一个缺失均会影响LCD显示屏成像。此外，为了防止在LCD显示屏的生产过程中划伤上层玻璃的表面，通常在上层偏光片上贴有一层表面保护膜。在包含表面保护膜的六层结构中，任意两层之间均可能出现瑕疵，导致LCD显示屏不合格。
LCD显示屏检测包括电子成像检测和成品检测两个环节。电子成像检测用于检测上下层玻璃之间的液晶显示是否正常，成品检测需要对除液晶显示之外的瑕疵进行检测。在LCD显示屏成品检测中，瑕疵可能分布在显示屏的不同层次之间，由于表面保护膜的轻微刮擦痕迹在现有单一的成像方法下容易造成与LCD显示屏图像中瑕疵的混淆，导致LCD显示屏成品缺陷视觉检测的困难。目前LCD显示屏的成品依靠人工肉眼检测，而人工检测存在着误检率和漏检率高、成本高昂、效率低下等一系列的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法，其打破了LCD显示屏成品缺陷检测工序完全依赖人工的现状，实现对LCD显示屏成品缺陷的自动成像。
本发明的目的之一通过以下技术方案实现：提供一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置，包括包括工业相机，所述工业相机安装于待检LCD显示屏的正上方，所述待检LCD显示屏的周围设置有由多组光源设备堆叠构成的多层光源，所述多层光源的入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，多层光源中的各组光源设备每次开启一组，同时其他组光源设备关闭，所述工业相机用于抓取不同组光源设备开启时的待检LCD显示屏的图像，所述多层光源由三组或三组以上的光源设备堆叠构成，从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源。
作为进一步的改进，每组光源设备类型相同，其为分别设置于待检LCD显示屏两侧，且与待检LCD显示屏平行的条形光源设备。
作为进一步的改进，每组光源设备类型相同，为环绕待检LCD显示屏的环形光源设备，其中，所述下位光源入射光线与待检LCD显示屏上边缘所成特定入射角α1的范围在0°至20°之间；和/或，所述中位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角α2的范围在0°至20°之间；和/或，所述高位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角α3的范围在20°至50°之间。
作为进一步的改进，所述下位光源为一组光源设备，所述中位光源为一组光源设备，所述高位光源为一组光源设备或由多组光源设备堆叠构成的多层光源设备。
本发明的目的之二通过以下技术方案实现：提供一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，包括以下步骤：
1）固定工业相机于安装位，用于拍摄完整的待检LCD显示屏图像；
2）将待检LCD显示屏水平置于工业相机的正下方；
3）将由多组光源设备堆叠构成的多层光源放置于待检LCD显示屏的周围，所述多层光源由三组或三组以上的光源设备堆叠构成，从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源；
4）开启多层光源的其中之一组光源设备，其入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，其他组光源设备关闭，在其中之一组光源设备打光情况下通过工业相机完成对待检LCD显示屏的图像抓取；
5）关闭开启的其中之一组光源设备，接着开启另一组光源设备，其入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，通过工业相机再次进行图像抓取；
6）依次往复，直到每组光源设备的图像均抓取完毕。
作为进一步的改进，所述多组光源设备从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源时：下位光源打光，实现待检LCD显示屏的上层玻璃与上偏光片之间瑕疵的打光成像；中位光源打光，实现待检LCD显示屏的下层玻璃与下偏光片之间瑕疵的打光成像；高位光源打光，实现待检LCD显示屏的表面保护膜与上偏光片之间瑕疵以及表面保护膜上瑕疵的打光成像。
作为进一步的改进，上层玻璃与上偏光片之间瑕疵包括上偏光片气泡和上偏光片异物；下层玻璃与下偏光片之间瑕疵包括下偏光片气泡和下偏光片异物；表面保护膜与上偏光片之间瑕疵为膜下异物；表面保护膜上瑕疵为表膜刺穿。
作为进一步的改进，所述多层光源由三组环绕待检LCD显示屏的环形光源设备堆叠构成时，待检LCD显示屏置于多层光源的中央，三组光源设备与待检LCD显示屏的位置及所成特定入射角需满足：
下位光源上缘与待检LCD显示屏垂直距离为0cm，下位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成入射角α1范围为0°至7.5°之间；
中位光源下缘与待检LCD显示屏垂直距离为0.5 cm，中位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏边缘所成入射角α2范围为3.6°至10.9°之间；
高位光源下缘与待检LCD显示屏垂直距离为3.5 cm，高位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏边缘所成入射角α3范围为23.6°至26.6°之间。
作为进一步的改进，所述步骤4）至步骤6）中各组光源设备开启顺序及工业相机图像抓取的具体表现为：
开启下位光源，关闭中位光源和高位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；
开启中位光源，关闭下位光源与高位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；
开启高位光源，关闭下位光源与中位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像。
本发明提供的一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置及方法，待检LCD显示屏置于工业相机正下方，多层光源分布在待检LCD显示屏的周围，多层光源由三组或三组以上的光源设备堆叠构成，光源设备从下向上依次为：下位光源、中位光源、高位光源，下位光源用于上层玻璃与上偏光片之间瑕疵的打光成像，中位光源用于下层玻璃与下偏光片之间瑕疵的打光成像，高位光源用于表面保护膜与上偏光片之间膜下异物瑕疵以及表面保护膜刺穿瑕疵的打光成像，多层光源中的各组光源设备依次点亮，其中一组光源设备点亮时，其他组光源设备关闭，同时由工业相机抓取不同曝光度的多张图像，从而获得LCD显示屏不同打光方式和不同曝光时间情况下的多张LCD显示屏图像，实现了对LCD显示屏成品缺陷的自动成像。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置一实施例的结构简图。
图2是本发明待检LCD显示屏与多层光源一实施例的位置关系俯视图。
图3是本发明待检LCD显示屏与多层光源另一实施例的位置关系俯视图。
图4是本发明待检LCD显示屏结构与瑕疵位置分布示意图。
图5是本发明一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法一实施例的流程图。
图6是本发明成像方法作用下待检LCD显示屏不同类型瑕疵成像结果图。
其中：1-工业相机，2-多层光源，21-高位光源，22-中位光源，23-下位光源，3-待检LCD显示屏，31-表面保护膜，32-上偏光片，33-上层玻璃，34-
液晶，35-下层玻璃，36-下偏光片，41-上层玻璃与上偏光片之间瑕疵，42-下层玻璃与下偏光片之间瑕疵，43-表面保护膜与上偏光片之间瑕疵，44-表膜刺穿，45-表膜擦痕，m-入射光线，α1-下位光源入射光线与待检LCD显示屏上边缘所成特定入射角，α2-中位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角，α3-高位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为更好地理解本发明，需要说明的是，鉴于LCD显示屏由从上至下依次设置的表面保护膜31、上偏光片32、上层玻璃33、液晶34、下层玻璃35和下偏光片36组成，则其成品检测中的瑕疵可能出现在：（1）上层玻璃33与上偏光片32之间瑕疵41包括上偏光片气泡和上偏光片异物；（2）下层玻璃35与下偏光片36之间瑕疵42包括下偏光片气泡和下偏光片异物；（3）表面保护膜31与上偏光片32之间瑕疵43表现为膜下异物；（4）表面保护膜31上瑕疵表现为表膜刺穿44，具体参见图4。其中，成品检测中成像的主要干扰为表面保护膜31的表面擦痕45。
图1是一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置一实施例的结构简图。参见图1，该LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置包括工业相机1和由多组光源设备堆叠构成的多层光源2，工业相机1置于待检LCD显示屏3的正上方处，优选工业相机1置于待检LCD显示屏3正上方25cm处，以便能够拍摄到完整的待检LCD显示屏3图像，前述多层光源2置于待检LCD显示屏3的周围，用于打光至待检LCD显示屏3上，以提供工业相机1拍摄所需光线，其入射光线m与待检LCD显示屏3所成特定入射角，多层光源2的各组光源设备依次开启，且各组光源设备开启时其他组光源设备关闭，工业相机1用于抓取不同组光源设备开启时的待检LCD显示屏3的图像。通过上述设置，多层光源2中的各组光源设备依次开启点亮，其中一组光源设备开启点亮时，其他组光源设备关闭，同时由工业相机1抓取不同曝光度的多张图像，从而获得待检LCD显示屏3不同打光方式和不同曝光时间情况下的多张待检LCD显示屏3的图像，即可获取待检LCD显示屏3各层次瑕疵，以实现对LCD显示屏成品缺陷的自动成像。图4即为本发明待检LCD显示屏3结构与瑕疵位置分布示意图。需要说明的是，本实施例中待检LCD显示屏3尺寸为4.5cm×4.2cm，其中显示区域尺寸4.5cm×4.0cm。
同时，在图1所示的实施例中多层光源2由三组光源设备堆叠构成，从下向上依次为下位光源23、中位光源22和高位光源21，下位光源23用于上层玻璃33与上偏光片32之间瑕疵的打光成像；中位光源22用于下层玻璃35与下偏光片36之间瑕疵的打光成像；高位光源21用于表面保护膜31与上偏光片32之间膜下异物瑕疵以及表面保护膜31刺穿瑕疵的打光成像，每组光源设备类型相同，可选用分别设置于待检LCD显示屏3两侧，且与待检LCD显示屏3平行的条形光源设备，参见图2，亦可选用环绕待检LCD显示屏3的环形光源设备，参见图3。优选地，当为条形光源设备时，每组光源设备分别对称设置于待检LCD显示屏3两侧，且与待检LCD显示屏3平行。图3中多层光源2为三层，选用光源设备为环形光源设备，其半径为8cm，三个相同环形光源设备在水平方向平行，俯视重合，堆叠固定。需要说明的是，多层光源2并不仅限于由三组光源设备堆叠构成，其还可以由三组以上光源设备堆叠构成。
作为进一步优选的实施方式，多层光源2中的入射光线与待检LCD显示屏3所成特定入射角需满足，当多层光源2选用环形光源设备时：
下位光源23为一组光源设备，入射光线与待检LCD显示屏3上边缘所成特定入射角α1的范围在0°至20°之间；中位光源22为一组光源设备，入射光线与待检LCD显示屏3下边缘所成特定入射角α2的范围在0°至20°之间；高位光源21为一组光源设备或由多组光源设备堆叠构成的多层光源2设备，其入射光线与待检LCD显示屏3下边缘所成特定入射角α3的范围在20°至50°之间。
图5为本发明一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法一实施例的流程图。参见图5，该成像方法具体分为以下步骤：
1）固定工业相机1于安装位，用于拍摄完整的待检LCD显示屏3图像；
2）将待检LCD显示屏3水平置于工业相机1的正下方；
3）将由多组光源设备堆叠构成的多层光源2放置于待检LCD显示屏3的周围；
4）开启多层光源2的其中之一组光源设备，其入射光线m与待检LCD显示屏3所成特定入射角，其他组光源设备关闭，在其中之一组光源设备打光情况下完成对待检LCD显示屏3的图像抓取；
5）关闭开启的其中之一组光源设备，接着开启另一组光源设备，其入射光线m与待检LCD显示屏3所成特定入射角，再次进行图像抓取；
6）依次往复，直到每组光源设备的图像均抓取完毕。
作为进一步优选的实施方式，多组光源设备从下向上依次为下位光源23、中位光源22和高位光源21时：下位光源23打光，实现上偏光片32气泡、上偏光片32异物两类瑕疵的清晰成像；中位光源22打光，实现下偏光片36气泡、下偏光片36异物两类瑕疵的清晰成像；高位光源21打光，实现表层保护膜下异物、表层保护膜刺穿两类瑕疵的清晰成像。
此外值得提及的是，本发明中当多层光源2由三组环绕待检LCD显示屏3的环形光源设备堆叠构成时，待检LCD显示屏3置于多层光源2的中央，三组光源设备与待检LCD显示屏3位置及光照入射角需满足：
下位光源23上缘与待检LCD显示屏3垂直距离为0cm，下位光源23发出的入射光线与待检LCD显示屏3下边缘所成入射角α1范围为0°至7.5°之间；
中位光源22下缘与待检LCD显示屏3垂直距离为0.5 cm，中位光源22发出的入射光线与待检LCD显示屏3边缘所成入射角α2范围为3.6°至10.9°之间；
高位光源21下缘与待检LCD显示屏3垂直距离为3.5 cm，高位光源21发出的入射光线与待检LCD显示屏3边缘所成入射角α3范围为23.6°至26.6°之间。
上述准备工作完成后（即将工业相机1和待检测LCD显示屏按照前文提及的角度和位置固定设置好后），首先开启下位光源23，关闭中位光源22和高位光源21，通过工业相机1抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；其次，开启中位光源22，关闭下位光源23与高位光源21，通过工业相机1抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；最后，开启高位光源21，关闭下位光源23与中位光源22，通过工业相机1抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像，以实现LCD显示屏成品的瑕疵成像。
通过本发明所提方法，抓取获得的不同类型瑕疵结果如图6所示。其中，图6a、6b为由下位光源23打光条件下拍摄的上偏光片气泡，包括上偏光片中部气泡与上偏光片边缘气泡；图6c、6d为由中位光源22打光条件下拍摄的下偏光片气泡，包括下偏光片中部气泡与下偏光片边缘气泡；图6e为由高位光源打光条件下拍摄的膜下异物；图6f为由高位光源打光条件下拍摄的表膜刺穿44。
显然，通过本发明所提方法，能够通过工业相机1对待检LCD显示屏3中分布在不同层次的多类型瑕疵进行清晰成像，相比现有技术，实现了LCD显示屏成品瑕疵的自动化成像。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置，其特征在于，包括工业相机，所述工业相机安装于待检LCD显示屏的正上方，所述待检LCD显示屏的周围设置有由多组光源设备堆叠构成的多层光源，所述多层光源的入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，多层光源中的各组光源设备每次开启一组，同时其他组光源设备关闭，所述工业相机用于抓取不同组光源设备开启时的待检LCD显示屏的图像，所述多层光源由三组或三组以上的光源设备堆叠构成，从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源。
2.根据权利要求1所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置，其特征在于，每组光源设备类型相同，其为分别设置于待检LCD显示屏两侧，且与待检LCD显示屏平行的条形光源设备。
3.根据权利要求1所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置，其特征在于，每组光源设备类型相同，为环绕待检LCD显示屏的环形光源设备，其中，所述下位光源入射光线与待检LCD显示屏上边缘所成特定入射角α1的范围在0°至20°之间；和/或，所述中位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角α2的范围在0°至20°之间；和/或，所述高位光源入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成特定入射角α3的范围在20°至50°之间。
4.根据权利要求2或3所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像装置，其特征在于，所述下位光源为一组光源设备，所述中位光源为一组光源设备，所述高位光源为一组光源设备或由多组光源设备堆叠构成的多层光源设备。
5.一种LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）固定工业相机于安装位，用于拍摄完整的待检LCD显示屏图像；
2）将待检LCD显示屏水平置于工业相机的正下方；
3）将由多组光源设备堆叠构成的多层光源放置于待检LCD显示屏的周围，所述多层光源由三组或三组以上的光源设备堆叠构成，从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源；
4）开启多层光源的其中之一组光源设备，其入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，其他组光源设备关闭，在其中之一组光源设备打光情况下通过工业相机完成对待检LCD显示屏的图像抓取；
5）关闭开启的其中之一组光源设备，接着开启另一组光源设备，其入射光线与待检LCD显示屏所成特定入射角，通过工业相机再次进行图像抓取；
6）依次往复，直到每组光源设备的图像均抓取完毕。
6.根据权利要求5所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，其特征在于，所述多组光源设备从下向上依次为下位光源、中位光源和高位光源时：下位光源打光，实现待检LCD显示屏的上层玻璃与上偏光片之间瑕疵的打光成像；中位光源打光，实现待检LCD显示屏的下层玻璃与下偏光片之间瑕疵的打光成像；高位光源打光，实现待检LCD显示屏的表面保护膜与上偏光片之间瑕疵以及表面保护膜上瑕疵的打光成像。
7.根据权利要求6所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，其特征在
于，上层玻璃与上偏光片之间瑕疵包括上偏光片气泡和上偏光片异物；下层玻璃与下偏光片之间瑕疵包括下偏光片气泡和下偏光片异物；表面保护膜与上偏光片之间瑕疵为膜下异物；表面保护膜上瑕疵为表膜刺穿。
8.根据权利要求7所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，其特征在于，所述多层光源由三组环绕待检LCD显示屏的环形光源设备堆叠构成时，待检LCD显示屏置于多层光源的中央，三组光源设备与待检LCD显示屏的位置及所成特定入射角需满足：
下位光源上缘与待检LCD显示屏垂直距离为0cm，下位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏下边缘所成入射角α1范围为0°至7.5°之间；
中位光源下缘与待检LCD显示屏垂直距离为0.5 cm，中位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏边缘所成入射角α2范围为3.6°至10.9°之间；
高位光源下缘与待检LCD显示屏垂直距离为3.5 cm，高位光源发出的入射光线与待检LCD显示屏边缘所成入射角α3范围为23.6°至26.6°之间。
9.根据权利要求8所述的LCD显示屏成品瑕疵检测成像方法，其特征在于，所述步骤4）至步骤6）中各组光源设备开启顺序及工业相机图像抓取的具体表现为：
开启下位光源，关闭中位光源和高位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；
开启中位光源，关闭下位光源与高位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像；
开启高位光源，关闭下位光源与中位光源，通过工业相机抓取曝光时间为1ms、2ms、3ms的三幅图像。
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