CN112285961A - 液晶显示产品自动光学测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶显示产品自动光学测试系统，包括产品识别模块、产品供电模块、信号控制模块、光学分析模块、运动机构控制模块、通讯模块、电学测试模块、数据库记录模块、检验报告生成模块和主机控制模块。该液晶显示产品自动光学测试系统精度、准确度高，克服了检测人员对机载显示产品手动操控不精准，数据分析容易出错的问题；自动化程度高，实现了对液晶显示器产品全自动控制检测工作，可完全替代人工开展产品的测试评估工作。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，具体地，涉及一种液晶显示产品自动光学测试系统。
背景技术
随着机载特种液晶显示的快速发展，进口光学测试系统自动化程度低，成本高，与机载显示产品之间的测试同步性差；检测人员干预度高，进口设备使用对测试人员的专业性要求较高。
为了满足工业化发展进度，提升应对的检测的规范化，保证测试的准确性，提高检验试验效率，需要开发综合光学测试系统。
进一步的，在液晶显示产品的光学性能检测过程中，自动控制产品光学性能检验，对实现显示类产品光学特性的评估，对光电参数(亮度、色度、均匀性、视角、对比度、功耗等)的自动记录，需要建立智能水平较高的自动化光学测试系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶显示产品自动光学测试系统，该液晶显示产品自动光学测试系统精度、准确度高，克服了检测人员对机载显示产品手动操控不精准，数据分析容易出错的问题；自动化程度高，实现了对液晶显示器产品全自动控制检测工作，可完全替代人工开展产品的测试评估工作。
为了实现上述目的，本发明提供了一种液晶显示产品自动光学测试系统，包括产品识别模块、产品供电模块、信号控制模块、光学分析模块、运动机构控制模块、通讯模块、电学测试模块、数据库记录模块、检验报告生成模块和主机控制模块；其中，
产品识别模块，用于识别出被测产品在产品数据库中的身份及告知主机控制模块被测产品的基本属性；
产品供电模块，用于产生显示模块所需的多路供电电源；
信号控制模块，用于调用测试信号，驱动被测产品按测试需求显示画面；
光学分析模块，用于根据测试需要装载不同的光学分析仪器；
运动机构控制模块，用于实现测试的不同运动形式；
通讯模块，用于通过通讯接口实时读取光学分析仪器和运动机构控制模块的运动位置坐标；
电学测试模块，用于主机依据测试时机要求，实现电源顺序控制；
数据库记录模块，用于存放和调用数据；
检验报告生成模块，用于依据产品检验标准化报告模板和产品检验要求，调用服务器产品测试数据，自动生成检验记录；
主机控制模块为主控计算机搭载主控测试软件。
优选地，产品识别模块采用二维码扫描枪输入设备，通过红外读取产品表面的二维码，识别出在产品数据库中的身份及告知测试系统被测产品的基本属性，包括产品名称、型号、编号、所在测试位置、通讯协议、供电方式、测试依据的文件和测试指标。
优选地，产品供电模块支持RS232、RS422、RS485通讯接口控制产品供电，并且，可同时显示每路电压及电流，还可实时监控被测试产品电压、电流并通过串口回传主机控制模块。
优选地，信号控制模块包括串口通讯视频信号发生器，按国军标要求的测试信号预先编绎好保持至EEROM中，可以通过串口实现对测试信号调用控制，支持LVDS奇偶信号显示；并且，使用双LVDS信号串口通讯卡，通过串口指令调用存储器中的测试信号，驱动被测试产品按测试需求显示相关画面。
优选地，光学分析模块中可搭载以下一种或者多种光学分析仪器：
CA-P410色彩分析仪，作为点亮度计，用于实时采样输出数据；
LMK面亮度计，用于测试亮度、线宽、照度、光强、色度、主波长、色温和色差；
CR200色彩分析仪，作为点亮度计，用于测试亮度、色度、闪烁、抖动且可实时采样输出数据；
CS-200色彩分析仪，作为点亮度计，用于测试亮度、色度且可实时采样输出数据。
优选地，运动机构控制模块中主机通过网络接口RJ45连接机械臂控制器运动，并且，引入两个坐标系统以保证机械臂的运动准确度，其中，
用户坐标系，用于确定光学探头至产品的坐标位置；
世界坐标系，用于确定光学探头与产品中心在三维空间的坐标位置。
优选地，光学测试时主机依据GJB5435和GJB8267测试方法，机械臂带动光学分析仪器运动，通过通讯接口实时读取光学分析仪器的亮度，色度 u’、v’，色温等；实时读取机械臂运动位置坐标，并记录保存至产品数据库中。
优选地，电学测试时主机依据测试时机要求，利用SPComm控件实现电源顺序控制，包括：
向串口发送电压设置指令(APP:VOLT 28,28,5)设置三路电源电压；
发送命令(APP:OUT 1,1,1)同时打开三路电压，产品通电工作；
发送命令(APP:OUT 0,0,0)同时停止三路电压，产品断电停止工作；
发送各路电流读取命令：’MEAS:CURR:ALL？’；
同时，通过对串口控制多路可编程电源实现能够分别对每路电源通讯采集电压和电流；能够分别对每个电源模块通讯，进行电压和电流设置；能够对每个电源模块和每路电源进行单独开关操作；能够对每路电源和每个电源模块设置开关延时，进行上电时序测试，最小设置时间为5ms；设计快速设置功能，能够快速对电源模块进行电压和电流设置；通过通讯串口反馈，独立对每路供电监控异常状态并报警。
优选地，数据库记录模块运行时在服务器中创建SQL server产品测试数据库，用DELPHI的客户控件调用服务器数据库中以下数据表：
电源配置表，用于存放不同型号产品的供电电源数据表；
通讯表，用于存放不同型号产品通讯协议表、机械臂通讯协议表以及各种光学探头的通讯协议表；
产品检验项目表，存放型号产品光学性能、电学性能、物理特性以及功能数据表；
测试记录表，用于存放型号产品测试结果；
检验报告库，用于存放型号产品的检验报告。
优选地，主机控制包括：
采集识别产品，通过USB口扫码识别被产品的型号，与数据库系统中产品属性匹配；
产品控制功能，依据项目通讯协议要求和模块的功能特性，确定设备自动测试频次、功能模块测试顺序，模拟客户端通讯，增加外部激励，全方位对每套产品进行通讯考核；通过串口自动驱动电源模块给被识别的产品供电和驱动测试信号；
光学测试设备控制功能，负责接受光学分析仪实时测试数据；
检测运动单元控制功能，负责控制机械臂相应的测试动作，将测试数据上传网络数据库。
根据上述技术方案，本发明利用10个模块，即产品识别模块、产品供电模块、信号控制模块、光学分析模块、运动机构控制模块、通讯模块、电学测试模块、数据库记录模块、检验报告生成模块和主机控制模块，多个模块之间相互配合、调用、支持，实现了显示产品的光学指标的测试和评价。该系统提高了产品检测的自动化程度，能自动根据指标要求测试产品、自动记录数据，自动生成报告，减少人为错误，提高产品品质的可信度。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中液晶显示产品自动光学测试系统原理框架图；
图2是二维码扫描枪的信息扫描结果示意图；
图3是通讯视频信号发生器示意图；
图4是CA-P410点亮度计的示意图；
图5是LMK面亮度计的示意图；
图6是CR200亮度计的示意图；
图7是CS-200亮度计的示意图；
图8是机械臂驱动轴示意图；
图9是机械臂加载亮度计示意图；
图10是光学控制界面示意图；
图11是电学测试界面示意图；
图12是数据库界面示意图；
图13是自动生成检检报告示意图；
图14是主控测试软件界面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种液晶显示产品自动光学测试系统，包括产品识别模块、产品供电模块、信号控制模块、光学分析模块、运动机构控制模块、通讯模块、电学测试模块、数据库记录模块、检验报告生成模块和主机控制模块；其中，
产品识别模块，用于识别出被测产品在产品数据库中的身份及告知主机控制模块被测产品的基本属性；
产品供电模块，用于产生显示模块所需的多路供电电源；
信号控制模块，用于调用测试信号，驱动被测产品按测试需求显示画面；
光学分析模块，用于根据测试需要装载不同的光学分析仪器；
运动机构控制模块，用于实现测试的不同运动形式；
通讯模块，用于通过通讯接口实时读取光学分析仪器和运动机构控制模块的运动位置坐标；
电学测试模块，用于主机依据测试时机要求，实现电源顺序控制；
数据库记录模块，用于存放和调用数据；
检验报告生成模块，用于依据产品检验标准化报告模板和产品检验要求，调用服务器产品测试数据，自动生成检验记录；
主机控制模块为主控计算机搭载主控测试软件。
该系统(采用DELPHI编程语言开发)从以下10个模块实现显示产品的光学指标的测试和评价：
一、产品识别模块：
如0所示，采用二维码扫描枪输入设备红外读取产品表面的二维码，识别出在产品数据库中的身份及告知测试系统被测产品的基本属性(如：产品名称、型号、编号、所在测试位置、通讯协议、供电方式、测试依据的文件、测试指标等信息)；
二、产品供电模块：
产生显示模块所需的多路供电电源。支持RS232、RS422、RS485等通讯接口控制产品供电；可同时显示每路电压及电流，可实时监控被测试产品电压、电流并通过串口回传主机控制模块；
三、信号控制模块：
如图3所示，串口通讯视频信号发生器，按国军标要求的测试信号预先编绎好保持至EEROM中，可以通过串口实现对测试信号调用控制，支持 LVDS奇偶信号显示，最高支持1920×1080工作模式，按照VESA标准制定，支持多种分辨率和刷新率。使用成熟的双LVDS信号串口通讯卡，可以通过串口指令调用存储器中的测试信号，驱动被测试产品按测试需求显示相关画面；
四、光学分析模块，可根据测试需要装载不同的光学分析仪器，如以下几种：
柯尼卡美能达的CA-P410色彩分析仪(点亮度计，如图4所示)：可测试亮度(范围0.01～5000cd/m2)，色度，闪烁，抖动，USB接口；可实时采样输出数据；
LMK(面亮度计，如图5所示)：可测试亮度、线宽、照度、光强、色度、主波长、色温、色差等；
CR200色彩分析仪(点亮度计，如图6所示)：可测试亮度(范围0.002～20000cd/m2)，色度，闪烁，抖动，USB接口；可实时采样输出数据；
CS-200色彩分析仪(点亮度计，如图7所示)：可测试亮度(范围 0.01～20000000cd/m2)，色度，USB接口；可实时采样输出数据；
五、运动机构控制模块：
主机通过网络接口RJ45连接机械臂控制器运动。
硬件：机械臂(ER3B-C10)，是指机械本体组成，机械本体由底座部分、大臂、小臂部分、手腕部件和本体管线包部分组成，共有6个伺服电机可以驱动6个关节的运动实现测试的不同运动形式。控制位移精度0.1mm，角度精度0.1°。图8标识出机器人各个组成部分及各运动关节的定义。机械臂加载亮度计方式如图9所示。
坐标系统管理：为了保证机械臂的运动的准确度，引入两个坐标系统控制如下：
用户坐标系：不同的光学设备的聚集点是有较大的区别，该坐标系用于确定光学探头至产品的坐标位置；
世界坐标系：用于确定光学探头与产品中心在三维空间的坐标位置；
软件：在机械臂控制器预先存入设定的运动程序；RJ45网口，标准的 Modbus数据传输协议，机械臂控制器作为TCP Server，也即是ModbusSlave，即主机控制模块发送一次命令，机械臂会回复一次命令，目前支持32个 INT、REAL类型的输入，32个INT、REAL类型的输出；
六、通讯模块：
主机依据GJB5435和GJB8267测试方法，机械臂带动亮度计运动，通过通讯接口实时读取光学分析仪器的亮度，色度u’、v’，色温；实时读取机械臂运动位置坐标，并记录保存至产品数据库中。控制界面如图10所示；
七、电学测试模块：
主机依据测试时机要求，利用常用SPComm控件实现电源顺序控制，控制如下：
a、向串口发送电压设置指令(APP:VOLT 28,28,5)设置三路电源电压；
b、发送命令(APP:OUT 1,1,1)同时打开三路电压，产品通电工作；
c、发送命令(APP:OUT 0,0,0)同时停止三路电压，产品断电停止工作；
d、发送各路电流读取命令：’MEAS:CURR:ALL？’；
通过对串口控制多路可编程电源(IT6332)实现以下功能，控制界面如图11所示；
a、能够分别对每路电源通讯采集电压和电流；
b、能够分别对每个电源模块通讯，进行电压和电流设置；
c、能够对每个电源模块和每路电源进行单独开关操作；
d、能够对每路电源和每个电源模块设置开关延时，进行上电时序测试；最小设置时间为5ms；
e、设计快速设置功能，能够快速对电源模块进行电压和电流设置；
f、通过通讯串口反馈，独立对每路供电监控异常状态并报警；
八、数据库记录模块：
在服务器中创建SQL server产品测试数据库(存贮空间1T)，处理器ROM32 Xeon(R)CPU E5606双核2.13G，用DELPHI的客户控件调用服务器数据库中以下数据表：
a、电源配置表：用于存放不同型号产品的供电电源数据表；
b、通讯表：用于存放不同型号产品通讯协议表、机械臂通讯协议表以及各种光学探头的通讯协议表；
c、产品检验项目表；存放型号产品光学性能、电学性能、物理特性以及功能数据表；
d、测试记录表：用于存放型号产品测试结果，如图12所示；
e、检验报告库：用于存放型号产品的检验报告；
九、检测报告生成模块：
用于存放型号产品的检验报告。
检测报告生成模块：依据产品检验标准化报告模板和产品检验要求，调用服务器产品测试数据，自动生成检验记录(如图13所示)；
十、主机控制模块：
主控计算机搭载主控测试软件(测试界面如图14所示)有以下功能：
采集识别产品：通过USB口扫码识别被产品的型号，与数据库系统中产品属性匹配；
产品控制功能：依据项目通讯协议要求和模块的功能特性。确定设备自动测试频次、功能模块测试顺序，模拟客户端通讯，增加外部激励，全方位对数据库中各种型号产品进行通讯控制；通过串口自动驱动电源模块给被识别的产品供电和驱动测试信号；
光学测试设备控制功能：负责接受光学分析仪实时测试数据；
检测运动单元控制功能：负责控制机械臂相应的测试动作；将测试数据上传网络数据库；其中，硬件为主控计算机搭载操作系统、软件界面的操作和显示(界面显示在显示屏上)，工控机选用研华的IPC-610L型4U上架式机箱。
通过上述技术方案，利用多个模块之间相互配合、调用、支持，实现了显示产品的光学指标的测试和评价。
该液晶显示产品自动光学测试系统精度、准确度高，克服了检测人员对机载显示产品手动操控不精准，数据分析容易出错的问题，减少人为错误，提高产品品质的可信度。
同时，该系统提高了产品检测的自动化程度，能自动根据指标要求测试产品、自动记录数据，自动生成报告，实现了对液晶显示器产品全自动控制检测工作，可完全替代人工开展产品的测试评估工作。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，包括产品识别模块、产品供电模块、信号控制模块、光学分析模块、运动机构控制模块、通讯模块、电学测试模块、数据库记录模块、检验报告生成模块和主机控制模块；其中，
产品识别模块，用于识别出被测产品在产品数据库中的身份及告知主机控制模块被测产品的基本属性；
产品供电模块，用于产生显示模块所需的多路供电电源；
信号控制模块，用于调用测试信号，驱动被测产品按测试需求显示画面；
光学分析模块，用于根据测试需要装载不同的光学分析仪器；
运动机构控制模块，用于实现测试的不同运动形式；
通讯模块，用于通过通讯接口实时读取光学分析仪器和运动机构控制模块的运动位置坐标；
电学测试模块，用于主机依据测试时机要求，实现电源顺序控制；
数据库记录模块，用于存放和调用数据；
检验报告生成模块，用于依据产品检验标准化报告模板和产品检验要求，调用服务器产品测试数据，自动生成检验记录；
主机控制模块为主控计算机搭载主控测试软件。
2.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，产品识别模块采用二维码扫描枪输入设备，通过红外读取产品表面的二维码，识别出在产品数据库中的身份及告知测试系统被测产品的基本属性，包括产品名称、型号、编号、所在测试位置、通讯协议、供电方式、测试依据的文件和测试指标。
3.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，产品供电模块支持RS232、RS422、RS485通讯接口控制产品供电，并且，可同时显示每路电压及电流，还可实时监控被测试产品电压、电流并通过串口回传主机控制模块。
4.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，信号控制模块包括串口通讯视频信号发生器，按国军标要求的测试信号预先编绎好保持至EEROM中，可以通过串口实现对测试信号调用控制，支持LVDS奇偶信号显示；并且，使用双LVDS信号串口通讯卡，通过串口指令调用存储器中的测试信号，驱动被测试产品按测试需求显示相关画面。
5.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，光学分析模块中可搭载以下一种或者多种光学分析仪器：
CA-P410色彩分析仪，作为点亮度计，用于实时采样输出数据；
LMK面亮度计，用于测试亮度、线宽、照度、光强、色度、主波长、色温和色差；
CR200色彩分析仪，作为点亮度计，用于测试亮度、色度、闪烁、抖动且可实时采样输出数据；
CS-200色彩分析仪，作为点亮度计，用于测试亮度、色度且可实时采样输出数据。
6.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，运动机构控制模块中主机通过网络接口RJ45连接机械臂控制器运动，并且，引入两个坐标系统以保证机械臂的运动准确度，其中，
用户坐标系，用于确定光学探头至产品的坐标位置；
世界坐标系，用于确定光学探头与产品中心在三维空间的坐标位置。
7.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，光学测试时主机依据GJB5435和GJB8267测试方法，机械臂带动光学分析仪器运动，通过通讯接口实时读取光学分析仪器的亮度，色度u’、v’，色温；实时读取机械臂运动位置坐标，并记录保存至产品数据库中。
8.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，电学测试时主机依据测试时机要求，利用SPComm控件实现电源顺序控制，包括：
向串口发送电压设置指令(APP:VOLT 28,28,5)设置三路电源电压；
发送命令(APP:OUT 1,1,1)同时打开三路电压，产品通电工作；
发送命令(APP:OUT 0,0,0)同时停止三路电压，产品断电停止工作；
发送各路电流读取命令：’MEAS:CURR:ALL？’；
同时，通过对串口控制多路可编程电源实现能够分别对每路电源通讯采集电压和电流；能够分别对每个电源模块通讯，进行电压和电流设置；能够对每个电源模块和每路电源进行单独开关操作；能够对每路电源和每个电源模块设置开关延时，进行上电时序测试，最小设置时间为5ms；设计快速设置功能，能够快速对电源模块进行电压和电流设置；通过通讯串口反馈，独立对每路供电监控异常状态并报警。
9.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，数据库记录模块运行时在服务器中创建SQL server产品测试数据库，用DELPHI的客户控件调用服务器数据库中以下数据表：
电源配置表，用于存放不同型号产品的供电电源数据表；
通讯表，用于存放不同型号产品通讯协议表、机械臂通讯协议表以及各种光学探头的通讯协议表；
产品检验项目表，存放型号产品光学性能、电学性能、物理特性以及功能数据表；
测试记录表，用于存放型号产品测试结果；
检验报告库，用于存放型号产品的检验报告。
10.根据权利要求1所述的液晶显示产品自动光学测试系统，其特征在于，主机控制包括：
采集识别产品，通过USB口扫码识别被产品的型号，与数据库系统中产品属性匹配；
产品控制功能，依据项目通讯协议要求和模块的功能特性，确定设备自动测试频次、功能模块测试顺序，模拟客户端通讯，增加外部激励，全方位对数据库中各种型号产品进行通讯控制；通过串口自动驱动电源模块给被识别的产品供电和驱动测试信号；将测试数据上传网络数据库；
光学测试设备控制功能，负责接受光学分析仪实时测试数据；
检测运动单元控制功能，负责控制机械臂按测试需求做相应的测试动作。
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