CN112666162B - 一种导光板网点密度检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导光板网点密度检测设备，包括X\Y\Z三轴移动机构、相机、准直照明光源和相机‑光源连接杆，所述X\Y\Z三轴移动机构包括Z轴固定件和Z轴移动件，所述相机固定于所述Z轴移动件，所述相机‑光源连接杆的顶端连接于所述Z轴固定件，所述相机‑光源连接杆的底端连接所述准直照明光源，所述相机和所述准直照明光源分别设置于导光板的上下两侧，所述导光板置于X/Y轴平面内。本发明还公开了网点密度检测方法，由准直照明光源背向照射导光板，相机获取单元网格的网点图并计算网点密度，相机和准直照明光源同步移动遍历整个导光板得到所有网点密度。本发明适用于各种网点结构的导光板检测，不会对导光板造成破坏，检测成本低。

Description

一种导光板网点密度检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种导光板检测设备及方法，特别是涉及一种导光板网点密度检测设备及其检测方法。

背景技术

导光板是液晶显示器的关键部件，广泛应用于液晶电视、桌面显示器、笔记本显示器、平板电脑、手机等产品中，其工作原理是：导光板的一个侧面作为LED光源光的入射面，在导光板的底面(远离液晶显示屏的面)设置有若干反射点，光线入射这些点后反射向导光板上表面(靠近液晶显示屏的面)，部分光线可从上表面出射，将LED点状光源变为面状光源。导光板的主要性能指标包括出光面的均匀性和光能使用效率，而反射点，业界也称为网点，其排布状态直接影响着均匀性和光能使用效率，但网点数量巨大，达百万级，甚至千万级，常规使用密度分布来描述网点的排布，因此，检测网点的密度分布状态可为工程技术人员提供直观的量化数据，以评估网点实际生产状态与设计目标的之间的差异。

公开号CN110782456A的中国专利公开了一种基于数字图像处理的导光板网点检测方法，该方法通过在导光板网点上染色后，使用相机拍摄导光板整面图片，识别出网点，通过图像处理得出网点坐标，从而计算出导光板上网点分布密度。在实际操作中，将导光板网点染色后，该导光板无法继续使用，无法进行后续其他测试，也造成材料浪费；另外，此方案仅是适用于大尺寸导光板，其网点直径一般为0.2mm～0.8mm，对相机成像分辨能力要求适当，但面对中小尺寸导光板，网点直径一般为0.03mm～0.06mm，对于相机分辨力要求极高，所需设备成本与体积均有显著增加，例如要检测一块14inch导光板网点，网点直径大小为0.03mm，网点之间最小间距为0.03mm，使用较高规格的1inch感光器件，则至少要求镜头分辨率为0.002mm，即对应镜头光学传递函数MTF需达500lp/mm，而感光器件需要7千万像素，对于工业级应用这两项都是极高要求。

公开号CN1525138A的中国专利公开了一种直接拍摄导光板网点来计算网点密度的方法，该方法仅适用于网点规则排布的导光板，而目前导光板网点均为随机排布，以解决规则排布的网点与其他部件上规则排布的微结构(例如导光板与液晶显示屏之间的增亮膜具有规则排布的棱镜阵列)产生干涉条纹的问题。

另外，常见检测设备采用正面照明，此方式对于传统印刷导光板适用，但不适用于微结构导光板，尤其是具有光滑曲面的微结构导光板，如球冠形微结构等。印刷导光板网点对光线具有散射效果，通过相机可见完整印刷网点图形，如图1所示；而具有光滑曲面的微结构网点因对光线具有镜面反射效果，仅有曲面上局部位置的光线可被反射到相机镜头，因此在相机中仅可见局部光斑，无法完整观测微结构形貌，如图2所示。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种导光板网点密度检测设备，以实现对具有微结构网点的导光板的网点密度检测。本发明提供了一种导光板网点密度检测方法。

本发明技术方案如下：一种导光板网点密度检测设备，包括X\Y\Z三轴移动机构、相机、准直照明光源和相机-光源连接杆，所述X\Y\Z三轴移动机构包括Z轴固定件和Z轴移动件，所述相机固定于所述Z轴移动件，所述相机-光源连接杆的顶端连接于所述Z轴固定件，所述相机-光源连接杆的底端连接所述准直照明光源，所述相机和所述准直照明光源分别设置于导光板的上下两侧，所述导光板置于X/Y轴平面内。

进一步地，所述相机-光源连接杆的底端设有弧形滑动槽，所述准直照明光源连接于所述弧形滑动槽，所述弧形滑动槽与所述相机-光源连接杆的底端和相机的连线处于同一平面。

进一步地，所述相机-光源连接杆为C型构件。

进一步地，所述相机的视野的最大长度为L_max，所述视野的最大宽度为W_max，1mm≤L_max≤100mm，1mm≤W_max≤100mm。

进一步地，所述导光板上单个网点在相机获得的图像上的面积S_idot与相机像素大小S_pixel满足10≤S_idot/S_pixel≤500。

一种导光板网点密度检测方法，基于上述导光板网点密度检测设备进行，包括以下步骤：

S1、将导光板置于X/Y轴平面内处于所述相机和所述准直照明光源之间，并将所述导光板设有网点的一面朝向所述相机；

S2、通过X\Y\Z三轴移动机构进行X/Y轴移动，将所述相机移动到所述导光板的任一角落，使所述准直照明光源垂直照射向所述导光板并与所述相机的镜头共轴，由所述相机获取的明亮背景、暗色网点图确定整个所述导光板的网点区域的顶角P1位置；

S3、进行X/Y轴移动，将所述相机连同所述准直照明光源移动到所述顶角P1的对角区域并确定整个所述导光板的网点区域的顶角P1的对角P2位置，由此确定网点区域大小设为A*B；

S4、设定所需检测的密度网格数量m*n，单元网格面积V＝(A/n)*(B/m)，其中，L_max≥A/n，W_max≥B/m，L_max为所述相机的视野的最大长度，W_max为所述相机的视野的最大宽度，以P1位置为坐标原点，将相机中心移动到坐标(A/2n，-B/2m)，并修正相机视野为A/n*B/m；

S5、由所述相机获取的网点图像计算视野内网点总面积S1，计算出此网格内网点密度D11＝S1/V，然后分别以A/n、B/m为步长在X/Y轴平面内移动相机遍历每个网格得到每个网格内的网点密度Dij，i＝1,2…m，j＝1,2…n。

进一步地，当所述导光板为斜坡网点时，所述步骤S2中，使所述准直照明光源沿弧形滑动槽滑动斜向照射所述导光板，由所述相机获得黑色背景、明亮网点图。

本发明所提供的技术方案的优点在于：

采用准直光源进行背面照射采集图像，可适应印刷网点以及包括激光网点(表面粗糙)、斜坡网点(光滑平面)、球冠网点(光滑曲面)在内的多种微结构网点，准确获取网点轮廓从而得到网点密度信息；整个设备可实现对导光板的网点密度的检测，有利于分析导光板出光均匀性问题；网点密度检测对采用的相机规格要求低，且不会对导光板造成破坏，检测成本低。

附图说明

图1为正面照射时印刷网点图形示意图。

图2为正面照射时光滑表面的微结构球冠网点图形示意图。

图3为导光板网点密度检测设备的结构示意图。

图4为实施例1对光滑表面的微结构球冠网点的光线示意图。

图5为实施例1对印刷网点得到的网点图。

图6为实施例1对激光微结构网点得到的网点图。

图7为实施例1对光滑表面的微结构斜坡网点得到的网点图。

图8为网点区域示意图。

图9为实施例1网点区域划分网格后相机移动路径示意图。

图10准直照明光源倾斜照射导光板时导光板网点密度检测设备的结构示意图。

图11为实施例2对光滑表面的微结构斜坡网点得到的网点图。

图12为实施例2网点区域划分网格后相机移动路径示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

请结合图3所示，导光板网点密度检测设备包括X\Y\Z三轴移动机构、相机1、准直照明光源2和相机-光源连接杆3，X轴和Y轴构成水平面，Z轴呈纵向，Y轴机构的Y轴固定件4一端连接在X轴机构的X轴移动件5，Y轴固定件4另一端设置在与X轴平行的导轨6上移动。Z轴固定件7与Y轴移动件8固定连接，相机1固定安装在Z移动件9的底部向下拍摄。相机-光源连接杆3为C型构件，其顶端固定连接于Z轴固定件7，相机-光源连接杆3的底端设置一个弧形滑动槽10，准直照明光源2连接于弧形滑动槽10内，弧形滑动槽10与相机-光源连接杆3的底端和相机1的连线处于同一平面。相机1的视野的最大长度为L_max，视野的最大宽度为W_max，1mm≤L_max≤100mm，1mm≤W_max≤100mm。通过相机-光源连接杆3将准直照明光源2与Z轴固定件7连接，使相机1在水平面内移动时，准直照明光源2能够跟随移动，与相机1保持相对位置的固定以得到稳定的网点图，每一个网格的光照角度、距离都相同。进行网点密度检测工作时，导光板11呈水平放置并位于相机1和准直照明光源2之间。导光板11上单个网点11a在相机获得的图像上的面积S_idot与相机像素大小S_pixel满足10≤S_idot/S_pixel≤500。

实施例1，一种导光板网点密度检测方法，基于上述导光板网点密度检测设备进行，包括以下步骤：

S1、将导光板11置于X/Y轴平面内处于相机1和准直照明光源2之间，并将导光板1设有网点11a的一面朝向相机；

S2、通过X\Y\Z三轴移动机构进行X/Y轴移动，将相机1移动到导光板11的任一角落，使准直照明光源2垂直照射向导光板11并与相机1的镜头共轴，由相机1获取的明亮背景、暗色网点图确定整个导光板1的网点区域的顶角P1位置；当网点11a为光滑表面的微结构球冠网点，准直照明光源2的光线示意如图4所示；当网点11a为印刷网点时，准直照明光源2的光线及得到的网点图如图5所示；当网点11a为粗糙表面的激光微结构网点时，准直照明光源2的光线及得到的网点图如图6所示；当网点11a为光滑表面的微结构斜坡网点时，准直照明光源2的光线及得到的网点图如图7所示；

S3、进行X/Y轴移动，将相机1连同准直照明光源2移动到顶角P1的对角区域并确定整个导光板1的网点区域的顶角P1的对角P2位置，由此确定网点区域大小设为A*B，如图8所示；

S4、设定所需检测的密度网格数量m*n，单元网格面积V＝(A/n)*(B/m)，其中，L_max≥A/n，W_max≥B/m，L_max为相机1的视野的最大长度，W_max为相机1的视野的最大宽度，以P1位置为坐标原点，将相机1中心移动到坐标(A/2n，-B/2m)，并修正相机1视野为A/n*B/m；

S5、由相机1获取的网点图像计算视野内网点总面积S1，计算出此网格内网点密度D11＝S1/V，然后分别以A/n、B/m为步长在X/Y轴平面内以行列顺序移动相机1遍历每个网格得到每个网格内的网点密度Dij，i＝1,2…m，j＝1,2…n，如图9所示。

实施例2，请结合图10所示，一种导光板网点密度检测方法，基于上述导光板网点密度检测设备进行，包括以下步骤：

S1、将导光板11置于X/Y轴平面内处于相机1和准直照明光源2之间，并将导光板11设有网点11a的一面朝向相机；

S2、通过X\Y\Z三轴移动机构进行X/Y轴移动，将相机1移动到导光板11的任一角落，导光板11具有斜坡网点11a，沿弧形滑动槽10移动准直照明光源2使准直照明光源2斜向照射向导光板11，由相机1获取的黑色背景、明亮网点图，如图11所示，确定整个导光板11的网点区域的顶角P1位置；

S3、进行X/Y轴移动，将相机1连同准直照明光源2移动到顶角P1的对角区域并确定整个导光板11的网点区域的顶角P1的对角P2位置，由此确定网点区域大小设为A*B；

S4、设定所需检测的密度网格数量m*n，单元网格面积V＝(A/n)*(B/m)，其中，L_max≥A/n，W_max≥B/m，L_max为相机1的视野的最大长度，W_max为相机1的视野的最大宽度，以P1位置为坐标原点，将相机1中心移动到坐标(A/2n，-B/2m)，并修正相机1视野为A/n*B/m；

S5、由相机1获取的网点图像计算视野内网点总面积S1，计算出此网格内网点密度D11＝S1/V，然后分别以A/n、B/m为步长在X/Y轴平面内S型移动相机1遍历每个网格得到每个网格内的网点密度Dij，i＝1,2…m，j＝1,2…n，如图12所示。

Claims (5)

1.一种导光板网点密度检测设备，其特征在于，包括X\Y\Z三轴移动机构、相机、准直照明光源和相机-光源连接杆，所述X\Y\Z三轴移动机构包括Z轴固定件和Z轴移动件，所述相机固定于所述Z轴移动件，所述相机-光源连接杆的顶端连接于所述Z轴固定件，所述相机-光源连接杆的底端设有弧形滑动槽，所述准直照明光源连接于所述弧形滑动槽，所述弧形滑动槽与所述相机-光源连接杆的底端和相机的连线处于同一平面，所述相机和所述准直照明光源分别设置于导光板的上下两侧，所述导光板置于X/Y轴平面内。

2.根据权利要求1所述的导光板网点密度检测设备，其特征在于，所述相机-光源连接杆为C型构件。

3.根据权利要求1所述的导光板网点密度检测设备，其特征在于，所述相机的视野的最大长度为L_max，所述视野的最大宽度为W_max，1mm≤L_max≤100mm，1mm≤W_max≤100mm。

4.根据权利要求1所述的导光板网点密度检测设备，其特征在于，所述导光板上单个网点在相机获得的图像上的面积S_idot与相机像素大小S_pixel满足10≤S_idot/S_pixel≤500。

5.一种导光板网点密度检测方法，其特征在于，基于权利要求2所述的导光板网点密度检测设备进行，包括以下步骤：

S1、将导光板置于X/Y轴平面内处于所述相机和所述准直照明光源之间，并将所述导光板设有网点的一面朝向所述相机；

S2、通过X\Y\Z三轴移动机构进行X/Y轴移动，将所述相机移动到所述导光板的任一角落，所述导光板具有斜坡网点，沿所述弧形滑动槽移动所述准直照明光源使所述准直照明光源斜向照射向所述导光板，由所述相机获取的黑色背景、明亮网点图，确定整个所述导光板的网点区域的顶角P1位置；

S3、进行X/Y轴移动，将所述相机连同所述准直照明光源移动到所述顶角P1的对角区域并确定整个所述导光板的网点区域的顶角P1的对角P2位置，由此确定网点区域大小设为A*B；

S4、设定所需检测的密度网格数量m*n，单元网格面积V=（A/n）*（B/m），其中，L_max≥A/n，W_max≥B/m，L_max为所述相机的视野的最大长度，W_max为所述相机的视野的最大宽度，以P1位置为坐标原点，将相机中心移动到坐标（A/2n，-B/2m），并修正相机视野为A/n*B/m；

S5、由所述相机获取的网点图像计算视野内网点总面积S1，计算出此网格内网点密度D11=S1/V，然后分别以A/n、B/m为步长在X/Y轴平面内移动相机遍历每个网格得到每个网格内的网点密度Dij，i=1,2…m，j=1,2…n。

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