CN112684313B - 一种led发光性能的自动化测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED发光性能的自动化测试装置和方法。本发明控制待测产品每个LED单元依次点亮和关闭；采集所述LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据；分析测试数据进行测试结果判定。本发明具有更高的准确性，更快捷的测试速度，极大的提高了测试效率。

Description

一种LED发光性能的自动化测试装置和方法

技术领域

本发明涉及LED生产制造技术领域，具体涉及一种LED发光性能的自动化测试装置和方法。

背景技术

目前，LED发光器件大量应用于各种电子产品中。但是，在产品的生产制造过程中，LED的发光性能指标的测试一直缺少精确、量化可控的方式。现有的测试方法大部分基于生产线流水线操作人员目检验证，对LED的亮度、色差很难做到量化的标准测试，对亮度、色差的识别判断因人而异。而且，人工目检LED效率低，视觉疲劳后容易误判，影响产品品质，增加了很多人力成本和时间成本。

可见，现有技术存在以下缺陷：人工目检只能确认LED功能是否正常，无法对LED的亮度，色差值进行量化指标测试；人工目检会产生视觉疲劳，同一产品有多个不同颜色的LED时，容易出现误判现象，影响产品品质；人工目检测试只能一个一个产品依次测试，测试效率低下，浪费人力成本，影响产品交期。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供了一种LED发光性能的自动化测试装置和方法。本发明在具有更高的准确性，更快捷的测试速度，极大的提高了测试效率。

本发明提供了一种LED发光性能的自动化测试装置，包括：

测试上位机，用于向待测产品发送测试指令，控制待测产品每个LED单元的点亮或者关闭；向采集模块发送采集控制指令，使采集模块进行采集状态；以从采集模块接收测试数据，并且分析测试数据进行测试结果判定；

采集模块，用于感应所述待测产品的LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据，提供给所述测试上位机。

优选的是，所述采集模块包括颜色感应器件、信号放大电路、模数转换电路、通讯单元以及MCU器件；所述颜色感应器用于接收所述待测产品的每个LED单元发出的光信号，并转换为R、G、B基色通道的电信号；所述信号放大电路对所述R、G、B基色通道的电信号进行放大处理；所述模数转换电路将放大后的电信号进行模数转换，生成R、G、B基色通道的测试数据；所述MCU器件通过所述通讯单元将R、G、B基色通道的测试数据上传给所述测试上位机。

优选的是，所述测试上位机根据所述测试数据，分析亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。

优选的是，所述自动化测试装置还包括测试治具，所述测试治具用于固定至少２个所述待测产品，并且利用光导纤维将待测产品的每个LED单元发出的光信号引导至所述采集模块。

优选的是，所述采集模块还包括供电电路，供电电路用于连接所述测试治具并对所述待测产品进行供电。

优选的是，所述测试上位机通过USB接口或者串口连接所述待测产品，并发送所述发送测试指令。

优选的是，所述测试上位机通过USB接口连接所述采集模块，并向所述采集模块发送采集控制指令，接收所述采集模块提供的测试数据。

优选的是，所述测试上位机通过交互界面显示测试结果，和／或保存测试结果数据。

本发明进而提供了一种LED发光性能的自动化测试方法，其特征在于，包括：

控制待测产品每个LED单元依次点亮和关闭；

采集所述LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据；

分析测试数据进行测试结果判定。

优选的是，对测试数据的分析包括：计算所述LED单元的亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。

优选的是，所述亮度系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；

利用R、G、B基色通道的基色数值，计算该LED单元的亮度系数LUM，即LUM＝△R＋△G＋△B。

优选的是，所述比率系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；

计算R、G、B基色通道的比率系数，即Rｒ＝△R／（△R＋△G＋△B），

Gｒ＝△Ｇ／（△R＋△G＋△B），Ｂｒ＝△B／（△R＋△G＋△B）。

本发明上述技术方案的有益效果至少包括：本发明对于待测产品LED发光性能提供了精确、客观、可量化的测试标准和测试方式，确保了产品品质。本发明实现了多个待测产品的并行测试，提高测试效率。且本发明可通过上位机与待测产品、采集模块的通信，以及测试治具的配合，实现了集成化的测试，减少操作人员的作业步骤，简化了操作过程。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为LED发光性能的自动化测试装置的整体结构示意图；

图2为测试治具的三维结构示意图；

图3为采光装置对待测产品采集光信号时的三维结构示意图；

图4为移动装置位于放置槽内连接的三维结构示意图；

图5为移动装置的三维结构示意图；

图6为自动化测试装置的采集模块的具体结构示意图；

图7为LED发光性能的自动化测试方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示的LED发光性能的自动化测试装置，包括：测试上位机1、采集模块2以及测试治具3，待测产品4被安置在测试治具3之上。

测试上位机1是可以是一台计算机，并且上面预装了实现计算机与待测产品4、采集模块2进行通讯、控制和数据传输，以及实现人机交互、数据存储功能的上位机软件，简称ATE软件。该测试上位机1通过运行ATE软件的功能，执行测试序列，实现对待测产品4和采集模块2的控制调度。所述测试上位机1通过USB接口或者串口连接所述待测产品4，并发送测试指令；所述测试上位机1通过USB接口连接所述采集模块2，并向所述采集模块2发送采集控制指令，以及接收所述采集模块2提供的测试数据。

具体来说，测试上位机1用于向待测产品4发送测试指令，控制待测产品4每个LED单元的点亮或者关闭。当一个待测产品4具有多个LED单元时，则通过测试指令，控制各个LED单元逐一点亮和关闭，保证每次只有一个LED单元发光，从而依次对每个LED单元重复测试过程，直至完成全部LED单元的测试。测试上位机1还向采集模块2发送采集控制指令，使采集模块进行采集状态。进入采集状态后，采集模块2启动供电，向待测产品4提供工作电源，并且采集模块2感应所述待测产品的每个LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据，提供给所述测试上位机1。测试上位机1从采集模块2接收所述测试数据，并且分析测试数据进行测试结果判定，测试上位机1在测试过程中会显示当前测试项目的执行状态，比如显示参数设置、获取数据等，也会在测试完成后显示当前测试项目的测试的数据值，以及测试状态是成功或失败。

如图2和图3所示，测试治具3包括操作台310、固定装置320、采光装置330和升降装置340，操作台310的两侧各固定连接有支撑板311，两个支撑板311之间固接有一横板312，横板312与操作台310之间具有一定的距离，固定装置320固定连接于操作台310上方，用于固定待测产品，固定装置320上表面设有至少2个固定槽321，待测产品可嵌入固定槽321内，且待测产品的上表面高于固定装置320的上表面，导固定槽321用于对待测产品进行检测位置的限定，固定装置320可选为长方形。

采光装置330用于采集待测产品4的每个LED单元发出的光信号，并利用光导纤维将待测产品4的每个LED单元发出的光信号引导至采集模块2，采光装置330包括上挡板331和连接板332，连接板332的一端与升降装置340固接，另一端与上挡板331固接，采光装置330通过升降装置340固定连接于横板312上，可滑动连接于操作台310上，上挡板331朝向固定装置320的一端面上设置有与固定槽321相互配合的放置槽332，当上挡板331的下表面与固定装置320上表面抵接时，固定槽321和放置槽332形成只有一端面具有开口的检测槽，此时，待测产品4的每个LED单元都位于检测槽内，可有效的采集光信号。

升降装置340包括升降气缸341和连接件342，升降气缸341的一侧面固定连接于横板312上，连接件342的一端面与升降气缸341的伸缩杆端面固接，连接件342的另一端面通过螺栓与连接板332固定连接。升降气缸341带动采光装置330做靠近或远离固定装置320的直线运动，当采光装置330远离固定装置320时，更换另一个待测产品，当采光装置330靠近固定装置320时，则对固定装置320上的待测产品进行采光。

操作台310还包括用于固定采集模块的支撑板313，支撑板313包括支撑竖板和支撑横板，支撑横板与操作台310连接，支撑竖板用于固定采集模块，支撑竖板与支撑横板之间设置有若干个加强筋。

如图4所示，采光装置330还包括用于驱动牵引头500移动的移动装置400，移动装置400安装与放置槽332内，牵引头500与光导纤维固定连接，移动装置400带动牵引头500在放置槽332内移动，从而光导纤维可以对多个LED单元逐一进行采集光信号。

如图5所示，其中移动装置400包括沿X轴移动的第一滑动件410、沿Y轴移动的第二滑动件420，牵引头500与光导纤维固定连接，第一滑动件410带动牵引头500可沿放置槽332的宽度方向移动，第二滑动件420带动牵引头可沿放置槽332的长度方向移动。具体说，第一滑动件410包括第一滑块411、第一丝杠412、第一丝母413、第一驱动件414和与第一驱动件414连接的传动机构415，第二滑动件420包括第二滑块421、第二丝杠422、第二丝母423和第二驱动件424。

牵引头500固定在第一滑块411下方，第一丝母413固定在第一滑块411内，第一丝母413与第一丝杠412螺纹连接，第一丝杠412的一端通过传动机构415与第一驱动件414的输出轴连接，另一端与第一滑动件410上用于支撑和连接的支架转动连接，第一驱动件414带动牵引头沿X轴移动。

传动机构415可采用齿轮啮合传动也可以采用传动带传动，例如，采用齿轮啮合传动，传动机构415包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮固接与第一驱动件414的输出轴上，从动齿轮固接与第一丝杠412的一端，主动齿轮与从动齿轮啮合，主动齿轮带动从动齿轮转动，从而带动第一丝杠412转动。

第一滑动件410固定在第二滑块421下方，第二丝母423固定在第二滑块421内，第二丝母423与第二丝杠422螺纹连接，第二丝杠422的一端与第二驱动件424的输出轴固接，第二驱动件424带动第一滑动件421沿Y轴移动。

采光装置330的上的光导纤维在放置槽332内移动，只需一根光导纤维可以分别对准待测产品上多个LED单元进行采光，利用第一滑动件和第二滑动件的配合移动将光导纤维的采光端头对准每个LED单元进行采集光信号，使其采集的数据更加的清晰和准确。该采集装置适合于LED单元数量较多且分布比较均匀、整齐的产品，比如一个产品有矩阵均匀排列的５＊５个LED单元，只要设定牵引头每次在X轴、Y轴移动的距离即可对其每个LED单元进行采集。

测试治具３具有至少２个固定槽，可以并排固定至少２个所述待测产品４，且至少２个待测产品可以在测试上位机１的测试指令下相互独立工作，并且，每个待测产品４分别对应一个独立的采集模块２。测试治具３利用光导纤维将待测产品４的每个LED单元发出的光信号引导至所述采集模块２。从而，测试上位机１的ATE软件可以利用多线程技术，对至少２个待测产品实现并行测试，以提高测试效率。

如图6所示，所述采集模块包括颜色感应器件201、信号放大电路202、模数转换电路203、通讯单元204、MCU器件205以及供电电路206。进入采集状态后，所述颜色感应器201用于接收所述待测产品4的每个LED单元发出的光信号，利用设置在颜色感应器201上的三色滤光片转化为R、G、B基色通道的电信号。所述信号放大电路202对所述R、G、B基色通道的电信号进行放大处理。所述模数转换电路203将放大后的电信号进行模数转换，生成R、G、B基色通道的测试数据。所述MCU器件205通过所述通讯单元204将R、G、B基色通道的测试数据上传给所述测试上位机1。所述供电电路206用于连接所述测试治具3，并在进入采集状态后供电电路206作为工作电源，通过测试治具3对所述待测产品4进行供电。

其中，在测试过程中，对于每个LED单元，在关闭状态下采集模块2采集R、G、B基色通道的测试数据，将关闭状态下R、G、B基色通道的测试数据分别记为R0、G0和B0；在点亮状态下采集模块2采集R、G、B基色通道的测试数据，将点亮状态下R、G、B基色通道的测试数据分别记为R1、G1、B1。以上测试数据被提供给所述测试上位机1。

这里提到的RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的混合叠加来得到各种各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色；RGB是从颜色发光的原理来设计定的，通俗点说它的颜色混合方式就好像有红、绿、蓝三盏灯，当它们的光相互叠加的时候，色彩相混，而亮度却等于三者亮度的总和，越混合亮度越高，即加法混合。根据这一物理现象，任何一种颜色，只要读取到RGB三个通道的值，就可以确定三个通道值所占的比率，也可以计算出亮度值。从而，本发明可以利用颜色感应器件201分别获取R、G、B三个通道的模拟量，结过运算放大和数模转换后，取得三基色的测试数据的数值。

所述测试上位机1根据每个LED单元点亮和关闭状态下的所述R、G、B基色通道的测试数据，分析亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。具体来说，测试上位机计算该LED单元点亮后在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；进而利用R、G、B基色通道的基色数值，计算该LED单元的亮度系数LUM，即LUM＝△R＋△G＋△B；计算R、G、B基色通道的比率系数，即Rｒ＝△R／（△R＋△G＋△B），

Gｒ＝△Ｇ／（△R＋△G＋△B），Ｂｒ＝△B／（△R＋△G＋△B）。测试上位机１根据其中ATE软件设置的对于该待测产品４的发光性能参数标准，判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。所述测试上位机１通过交互界面显示测试结果。并且，测试上位机１将测试结果数据保存在本地硬盘或者云端的服务器上面，以便生成待测产品的测试数据报表。待测产品4的发光性能参数标准为：亮度值的范围值为5000-6000；Rr的范围为30%-40%；Gr的范围值20%-30%；Br的范围值为35%-45%等。

图7为LED发光性能的自动化测试方法流程图。如图7所示，该方法包括：控制待测产品每个LED单元依次点亮和关闭；采集所述LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据；分析测试数据进行测试结果判定。其中，对测试数据的分析包括：计算所述LED单元的亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。

所述亮度系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；利用R、G、B基色通道的基色数值，计算该LED单元的亮度系数LUM，即LUM＝△R＋△G＋△B。

所述比率系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；计算R、G、B基色通道的比率系数，即Rｒ＝△R／（△R＋△G＋△B），

Gｒ＝△Ｇ／（△R＋△G＋△B），Ｂｒ＝△B／（△R＋△G＋△B）。

本发明上述技术方案的有益效果至少包括：本发明对于待测产品LED发光性能提供了精确、客观、可量化的测试标准和测试方式，确保了产品品质。本发明实现了多个待测产品的并行测试，提高测试效率。且本发明可通过上位机与待测产品、采集模块的通信，以及测试治具的配合，实现了集成化的测试，减少操作人员的作业步骤，简化了操作过程。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种LED发光性能的自动化测试装置，其特征在于，包括：

测试上位机，用于向待测产品发送测试指令，控制待测产品每个LED单元的点亮或者关闭；向采集模块发送采集控制指令，使采集模块进行采集状态；以从采集模块接收测试数据，并且分析测试数据进行测试结果判定；

采集模块，用于感应所述待测产品的LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据，提供给所述测试上位机；

测试治具，所述测试治具包括固定装置，所述固定装置用于固定至少２个所述待测产品，并且利用光导纤维将待测产品的每个LED单元发出的光信号引导至所述采集模块；

所述测试治具包括采光装置，所述采光装置包括牵引头和移动装置，所述牵引头与光导纤维固接，所述移动装置带动一根所述光导纤维分别对准待测产品上多个LED单元进行采集光信号；

所述采光装置还包括上挡板，所述上挡板上设有放置槽，所述移动装置设置于所述放置槽内，所述移动装置包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件带动所述牵引头沿X轴方向移动，所述第二滑动件带动所述牵引头沿Y轴方向移动，所述第一滑动件固定连接于所述第二滑动件的下方；

所述固定装置上表面设有至少2个固定槽，待测产品可嵌入固定槽内，且待测产品的上表面高于固定装置的上表面，固定槽与放置槽形成具有一端面开口的检测槽。

2.根据权利要求1所述的LED发光性能的自动化测试装置，其特征在于，所述采集模块包括颜色感应器件、信号放大电路、模数转换电路、通讯单元以及MCU器件；所述颜色感应器件用于接收所述待测产品的每个LED单元发出的光信号，并转换为R、G、B基色通道的电信号；所述信号放大电路对所述R、G、B基色通道的电信号进行放大处理；所述模数转换电路将放大后的电信号进行模数转换，生成R、G、B基色通道的测试数据；所述MCU器件通过所述通讯单元将R、G、B基色通道的测试数据上传给所述测试上位机。

3.根据权利要求２所述的LED发光性能的自动化测试装置，其特征在于，所述测试上位机根据所述测试数据，分析亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。

4.根据权利要求1所述的LED发光性能的自动化测试装置，其特征在于，所述测试上位机通过交互界面显示测试结果，和／或保存测试结果数据。

5.根据权利要求1所述的LED发光性能的自动化测试装置，其特征在于，所述采集模块还包括供电电路，供电电路用于连接所述测试治具并对所述待测产品进行供电。

6.一种LED发光性能的自动化测试方法，其特征在于，包括：

测试上位机控制待测产品每个LED单元依次点亮和关闭；

测试上位机采集所述LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据；

测试上位机分析测试数据进行测试结果判定；

采集模块用于感应所述待测产品的LED单元发出的光信号，并将其分别转换为R、G、B基色通道的测试数据，提供给所述测试上位机；

测试治具的固定装置用于固定至少２个所述待测产品，并且利用光导纤维将待测产品的每个LED单元发出的光信号引导至所述采集模块；

测试治具的采光装置中移动装置带动一根所述光导纤维分别对准待测产品上多个LED单元进行采集光信号；

其中采光装置包括牵引头和移动装置，所述移动装置包括第一滑动件和第二滑动件，所述第一滑动件带动所述牵引头沿X轴方向移动，所述第二滑动件带动所述牵引头沿Y轴方向移动，所述第一滑动件固定连接于所述第二滑动件的下方；

固定装置上表面设有至少2个固定槽，待测产品可嵌入固定槽内，且待测产品的上表面高于固定装置的上表面，固定槽与放置槽形成具有一端面开口的检测槽。

7.根据权利要求6所述的LED发光性能的自动化测试方法，其特征在于，对测试数据的分析包括：计算所述LED单元的亮度系数以及R、G、B基色通道各自的比率系数，并判断所述亮度系数和比率系数是否处于发光性能参数合格范围内。

8.根据权利要求7所述的LED发光性能的自动化测试方法，其特征在于，

所述亮度系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；

利用R、G、B基色通道的基色数值，计算该LED单元的亮度系数LUM，即LUM＝△R＋△G＋△B。

9.根据权利要求7所述的LED发光性能的自动化测试方法，其特征在于，所述比率系数采用如下方式计算：计算所述LED单元在R、G、B基色通道的基色数值，即△R＝R1－R0、△G＝G1－G0、△B＝B1－B0；其中，R1、G1、B1为所述LED单元点亮状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；R0、G0、B0为所述LED单元关闭状态下采集的R、G、B基色通道的测试数据；

计算R、G、B基色通道的比率系数，即Rｒ＝△R／（△R＋△G＋△B），

Gｒ＝△Ｇ／（△R＋△G＋△B），Ｂｒ＝△B／（△R＋△G＋△B）。

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