CN113984786B - 液晶显示面板双工位全自动ito划伤检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，包括Tray盘自动上料机，用于多层带产品料盘的上料；上下料搬运机械手，用于产品上料和下料搬运动作；上料翻转机械手，用于将上料机的产品完成180°的翻转，将需要检测的面从下翻转至朝上；下料翻转机械手，用于将从完成检测的产品进行180°翻转复位；双工位检测载台，具有双旋转载台和双检测相机结构，用于对产品进行检测；OK品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定OK的产品；NG品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定NG的产品。
Description
技术领域
本发明涉及TFT-CELL，液晶显示面板，视觉检测，电极线路划伤等领域，具体涉及液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备。
背景技术
市面上大多数的液晶面板主要由TFT和CF两部分组成，由TFT面板表面滴入液晶材料，CF基板表面涂覆Seal胶水，在真空的环境下，通过物理压力将两者贴合在一起形成TFT-Cell。由于TFT-CELL生产工艺复杂且工序超过三百项，在每个工序中都非常容易产生各种各样的表面缺陷，导致整个面板生产线的效率和产能都受到严重影响。如根据缺陷的大小来区分，则主要分为宏观和微观两种，尤其微观的缺陷难以通过人工肉眼去识别，需额外借助精密仪器。
人工肉眼借助精密仪器去识别缺陷的方式具有以下缺点：检测效率低下，无法匹配高速的自动化生产线；漏检率低及检测精度无法达到微米级；检测数据不易保存和管理，后续难以做到异常追溯；人工劳动强度大，且受环境影响比较明显从而导致误判和漏判。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，本发明TFT-CELL液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备主要通过一组高清工业相机对TFT-CELL液晶显示面板的表面进行直线方向的扫描拍照，在微观状态下对裸露电极区域线路的异常（由制程工艺和不当操作导致划伤而引起的线路open或short等缺陷）和线路微划伤缺陷进行识别计算；检测系统采用微分干涉成像技术或其它可以识别线路微划伤的成像技术，通过自主研发的先进算法自动判定出产品缺陷，最终判定的结果自动CIM上传及不良产品的缺陷位置自动定位和Mark标识，以方便生产追溯和人工复判，提高生产质量和效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，包括Tray盘自动上料机，用于多层带产品料盘的上料；上下料搬运机械手，用于产品上料和下料搬运动作；上料翻转机械手，用于将上料机的产品完成180°的翻转，将需要检测的面从下翻转至朝上；下料翻转机械手，用于将从完成检测的产品进行180°翻转复位；双工位检测载台，具有双旋转载台和双检测相机结构，用于对产品进行检测；OK品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定OK的产品；NG品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定NG的产品。
作为本发明进一步的方案，所述Tray盘自动上料机包括左分盘机构、右分盘机构和定盘移动组件，其中多层Tray盘在左分盘机构和右分盘机构之间，通过左分盘机构和右分盘机构同时将多层堆叠的一整落Tray盘的最底部一盘Tray分开放置在定盘移动组件上面。
作为本发明进一步的方案，所述定盘移动组件内设置有对应的气缸组件对Tray盘进行四周的靠边定位后，再移动到待上料的位置区域。
作为本发明进一步的方案，所述Tray盘自动上料机还包括左侧换盘机构和右侧换盘机构，当Tray盘内的产品被抓完后，左侧换盘机构和右侧换盘机构同时将定盘移动组件上的空Tray盘通过左右夹取和升降，将其分离并转移到下部的出料输送带上；一旦出料输送带堆叠达到设置数量的空Tray盘，出料输送带自动将一整落空Tray盘送至外侧出口。
作为本发明进一步的方案，所述上下料搬运机械手包括搬运手爪、长行程直线电机模组，所述搬运手爪固定在长行程直线电机模组上，实现上料段，检测段，下料段的行程移动距离；所述搬运手爪单独设置有3个方向的移动自由度，包括水平移动伺服Y轴，垂直升降伺服Z轴以及水平旋转DD马达，所述水平旋转DD马达下端固定有真空吸爪。
作为本发明进一步的方案，所述双工位检测载台，通过真空吸附固定产品，表面作了防静电的处理，抗静电阻值满足10^6Ω至10^9Ω之间，有效方式产品裸露电极区被静电炸伤，载台内部加工后多组真空气路，根据产品的大小尺寸，选择性打开和关闭各组真空气路。
作为本发明进一步的方案，所述双工位检测载台还包括检测相机组件，所述检测相机组件固定在移动伺服轴上面，其自带一个垂直方向的Z轴移动轴，根据不同产品的厚度，自动微调相机的物距高度实现自动化功能，采用四倍单像素pixel相机对应解析度1um；检测相机组件由移动伺服轴驱动实现水平横向移动，同时检测载台由直线电机模组驱动，两者配合实现6"-14"的产品范围兼容。
作为本发明进一步的方案，所述双工位检测载台一侧设置有载台清洁组件，当检测载台移动到载台清洁组件附件位置进行取放料时，产品放入载台之前，进行一次吹气清洁，防止载台上有异物压伤产品。
作为本发明进一步的方案，所述检测相机组件通过相机升降伺服移动轴进行移动，所述检测相机组件下端一侧设置有吹起清洁组件，检测过程中不断吹起清洁产品检测面的异物或粉尘，防止干扰检测结果，所述相机另一侧设置有非接触式喷墨装置。
本发明通过双载台配双相机的布局方式，实现双片产品同时检测，具有更高的生产效率；待检测产品通过多层料盘自动上料，检测后根据结果自动将OK品和NG品分类下料至不同的料盘内，相对市场上普遍的半自动人工上下料的相关检测设备，能够减少操作人员和提高生产效率，降低人为因素对检测结果的干扰；
本发明双CCD精对位方式，对从料盘抓取的产品进行一次CCD对位校正后放入检测载台；检测之前对检测载台内的产品进行二次CCD对位并校正，最终达到产品位置度±0.015mm的精度，有利于提高检测精度和降低误判率；
本发明设备技术能力达到：检测亮线&暗线宽度≥2~5um，亮线最小边沿强度≥10°，长宽尺寸精度≥1um，线段长宽≥1um，检测速度≤10fps（2M图片），亮线&暗线角度差≤5°等；
本发明检测结果自动上传CIM系统，对NG产品的各个缺陷位置的坐标值记录并手动选择回放方便操作员实时复判；采用非接触式的喷墨方式，对NG产品各个缺陷位置进行Mark标识，可特定溶剂擦拭清洁掉且不造成产品损坏，方便后工站操作员检查和防止NG产品误流入工站异常进行防呆；
本发明检测载台具有自动清洁功能，每次放入产品之前通过吹气装置对载台表面进行清洁，防止异物压伤产品。
本发明的设备兼容产品尺寸：6"-14"（68mm×140mm~255mm×350mm），厚度：0.1~0.7mm；设备产能：180 片/小时；设备稼动率：≥ 99.5%；
相机能力：单像素pixel 对应解析度1um，采用四倍相机；
检测项目：线路压伤，刮伤，线路腐蚀，膜残，线路Dent，Chipping，ESD 炸伤（小黑点）；
检测精度：Bonding 区域单根压伤，刮伤100% 拦检（线路宽度1/4 以上损伤），非Bonding 区域刮伤，压伤大于5um 可检出，线路交叉处ESD炸伤（小黑点）大于5um可检出，Chipping >50um。漏检率≤0.01%（漏检数量/投入数量），过检率≤2%（非不良类复判图片/总检测图片）。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明：
图1是液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备的结构示意图。
图2 Tray盘自动上料机布局示意图。
图3 上下料搬运机械手示意图。
图4 搬运机械手臂示意图。
图5 翻转机械手示意图。
图6 双工位检测载台示意图。
图7 检测相机组件局部示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图和有关知识对本发明作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的应用仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-图7所示，液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，包括Tray盘自动上料机100，用于多层带产品料盘的上料；上下料搬运机械手200，用于产品上料和下料搬运动作；上料翻转机械手300，用于将上料机的产品完成180°的翻转，将需要检测的面从下翻转至朝上；下料翻转机械手400，用于将从完成检测的产品进行180°翻转复位；双工位检测载台500，具有双旋转载台和双检测相机结构，用于对产品进行检测；OK品下料仓600，通过料盘的方式收集检测后判定OK的产品；NG品下料仓700，通过料盘的方式收集检测后判定NG的产品。本发明通过一组高清工业相机对TFT-CELL液晶显示面板的表面进行直线方向的扫描拍照，在微观状态下对裸露电极区域线路的异常（由制程工艺和不当操作导致划伤而引起的线路open或short等缺陷）和线路微划伤缺陷进行识别计算；检测系统采用微分干涉成像技术或其它可以识别线路微划伤的成像技术，通过自主研发的先进算法自动判定出产品缺陷，最终判定的结果自动CIM上传及不良产品的缺陷位置自动定位和Mark标识，以方便生产追溯和人工复判，提高生产质量和效率。
其中，Tray盘自动上料机100包括左分盘机构101、右分盘机构104和定盘移动组件105，其中多层Tray盘在左分盘机构101和右分盘机构104之间，通过左分盘机构101和右分盘机构104同时将多层堆叠的一整落Tray盘的最底部一盘Tray分开放置在定盘移动组件105上面。进一步，定盘移动组件105内设置有对应的气缸组件对Tray盘进行四周的靠边定位后，再移动到待上料的位置区域，再优选，Tray盘自动上料机100还包括左侧换盘机构102和右侧换盘机构106，当Tray盘内的产品被抓完后，左侧换盘机构102和右侧换盘机构106同时将定盘移动组件上的空Tray盘通过左右夹取和升降，将其分离并转移到下部的出料输送带103上；一旦出料输送带堆叠达到设置数量的空Tray盘，出料输送带自动将一整落空Tray盘送至外侧出口，并通过报警提示操作员收走。以上便完成人工放盘，自动分盘，自动上料，人工收盘等整个自动Tray上料的流程。该上料机兼容尺寸300×300~500×500mm的范围的所有Tray盘，所有设计均采用无工具调节方式，方便换型操作；其次，人工放盘位置和人工收盘位置均设置有Tray数量不足或放满的预警功能，能提前让操作员准备补料或收料，以保证设备的稼动率；最后，人工放盘和收盘的时候，上下料搬运机械手200仍可进行取料动作无需停机，也保证了设备的生产效率。
在本发明中，上下料搬运机械手200包括搬运手爪202、长行程直线电机模组201，搬运手爪202固定在长行程直线电机模组201上，实现上料段，检测段，下料段的行程移动距离；搬运手爪单独设置有3个方向的移动自由度，包括水平移动伺服Y轴203，垂直升降伺服Z轴204以及水平旋转DD马达205，水平旋转DD马达下端固定有真空吸爪，通过真空吸附的方式抓取TFT液晶产品，采用防静电的无痕吸盘能够减少手爪对TFT液晶产品造成二次损坏。
水平移动伺服Y轴203和垂直升降伺服Z轴204采用一体式内嵌式的丝杆模组，具有重复精度±0.003mm，绝对精度±0.025和行走平行度0.015mm的精密精度规格。
参照图5所示，产品在上料的料盘内待检测面是朝下，需要通过上料翻转机械手300将待测产品的检测面翻转为朝上，当检测完后，需要再通过下料翻转机械手400将检测后的产品再次翻转使得其检测面朝下，最后再分类放入OK品和NG品料仓里面。主要通过伺服电机302带动两组调节杆304及固定在其上的多组真空吸盘301进行180°的水平翻转，气缸303能够在翻转前后进行整体升降动作，以防止直接翻转过程产品与相关对接平台之间的干涉碰撞；通过手动调整两组调节304及固定在其上的多组真空吸盘301的不同位置，能够做到兼容不同尺寸大小的产品。
在本发明一优选的实施例中，双工位检测载台500，通过真空吸附固定产品，表面作了防静电的处理，抗静电阻值满足10^6Ω至10^9Ω之间，有效方式产品裸露电极区被静电炸伤，载台内部加工后多组真空气路，根据产品的大小尺寸，选择性打开和关闭各组真空气路，具体为，检测载台506和505承载待检测的产品，通过真空吸附固定产品，表面作了防静电的处理，抗静电阻值满足10^6Ω至10^9Ω之间，有效方式产品裸露电极区被静电炸伤，载台内部加工后多组真空气路，可以根据产品的大小尺寸，去选择性打开和关闭各组真空气路。检测载台506和505下方固定有可旋转角度360°的直驱DD马达；检测相机组件504固定在移动伺服轴503上面，其自带一个垂直方向的Z轴移动轴，能够根据不同产品的厚度，自动微调相机的物距高度实现自动化功能，采用四倍单像素pixel相机对应解析度1um；检测相机组件504由移动伺服轴503驱动实现水平横向移动，同时检测载台505由直线电机模组502驱动，两者配合实现6"-14"（68mm×140mm~255mm×350mm）的产品范围兼容。检测相机组件504在检测过程中，对TFT产品的电极区进行水平单方向扫描拍照，能够实时计算分析，当判定缺陷异常时，能及时记录缺陷的坐标系，当全部检测结束后，可通过喷墨组件对所有得缺陷位置进行喷墨Mark。上述所有部件均在安装在大理石平台501上，加工精度达到00级，具有优良的平面度、平行度，同时抗变形和抗震能力高，能保证稳定的视觉检测环境以满足微米级的检测精度。
在本发明一优选的实施例中，参照图6所示，双工位检测载台一侧设置有载台清洁组件507，当检测载台移动到载台清洁组件附件位置进行取放料时，产品放入载台之前，进行一次吹气清洁，防止载台上有异物压伤产品；参照图7所示，检测相机组件通过相机升降伺服移动轴510进行移动，检测相机组件下端一侧设置有吹起清洁组件508，检测过程中不断吹起清洁产品检测面的异物或粉尘，防止干扰检测结果，所述相机另一侧设置有非接触式喷墨装置509，检测后对NG位置进行MARK，方便人员在复判时找到缺陷位置（因为缺陷属于微米级，复判时需要借助显微镜看，视野很小不容易找到），且起到防呆的效果，防止产品为经过检测就流入到下一个流程。
本发明通过对整体设备的改进，其中主要包括对Tray盘自动上料机、上下料搬运机械手、检测相机组件和双工位检测载台进行改进，设备技术能力达到：检测亮线&暗线宽度≥2~5um，亮线最小边沿强度≥10°，长宽尺寸精度≥1um，线段长宽≥1um，检测速度≤10fps（2M图片），亮线&暗线角度差≤5°等；兼容产品尺寸：6"-14"（68mm×140mm~255mm×350mm），厚度：0.1~0.7mm；设备产能：180 片/小时；设备稼动率：≥ 99.5%；相机能力：单像素pixel 对应解析度1um，采用四倍相机；检测项目：线路压伤，刮伤，线路腐蚀，膜残，线路Dent，Chipping，ESD 炸伤（小黑点）；检测精度：Bonding 区域单根压伤，刮伤100% 拦检（线路宽度1/4 以上损伤），非Bonding 区域刮伤，压伤大于5um 可检出，线路交叉处ESD炸伤（小黑点）大于5um可检出，Chipping >50um。漏检率≤0.01%（漏检数量/投入数量），过检率≤2%（非不良类复判图片/总检测图片）；双CCD精对位方式，对从料盘抓取的产品进行一次CCD对位校正后放入检测载台；检测之前对检测载台内的产品进行二次CCD对位并校正，最终达到产品位置度±0.015mm的精度，有利于提高检测精度和降低误判率。
以下提供本发明一具体的实施例
实施例1
如图1 为TFT-CELL液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备的整机布局示意图，Tray盘自动上料机100通过人工一次投入多层带产品的料盘，能够实现自动分盘和收盘的功能；上下料搬运机械手200负责整机的产品上料和下料搬运动作；上料翻转机械手300将从上料机的产品完成180°的翻转，将需要检测的面从下翻转至朝上；下料翻转机械手400将从完成检测的产品进行180°翻转复位；双工位检测载台500具有双旋转载台和双检测相机结构，能够同时对产品进行检测；OK品下料仓600通过料盘的方式收集检测后判定OK的产品。NG品下料仓700通过料盘的方式收集检测后判定NG的产品。
如图2为Tray盘自动上料机的结构，操作员一次放入多层Tray盘在左分盘机构101和右分盘机构104之间，通过左分盘机构101和右分盘机构104同时能够将多层堆叠的一整落Tray盘的最底部一盘Tray分开放置在定盘移动组件105上面，该Tray盘在定盘移动组件105内有对应的气缸组件对其进行四周的靠边定位后，再移动到待上料的位置区域，最后在上下料搬运机械手200不断从该盘内抓走产品进行下一步流程；但当该盘内的产品被抓完后，左侧换盘机构102和右侧换盘机构106同时将定盘移动组件105上的空Tray盘通过左右夹取和升降等动作，将其分离并转移到下部的出料输送带103上；一旦出料输送带103堆叠达到设置数量的空Tray盘，出料输送带103自动将一整落空Tray盘送至外侧出口，并通过报警提示操作员收走。以上便完成人工放盘，自动分盘，自动上料，人工收盘等整个自动Tray上料的流程。该上料机兼容尺寸300×300~500×500mm的范围的所有Tray盘，所有设计均采用无工具调节方式，方便换型操作；其次，人工放盘位置和人工收盘位置均设置有Tray数量不足或放满的预警功能，能提前让操作员准备补料或收料，以保证设备的稼动率；最后，人工放盘和收盘的时候，上下料搬运机械手200仍可进行取料动作无需停机，也保证了设备的生产效率。
如图3和图4,，搬运手爪202固定在长行程直线电机模组201上，实现上料段，检测段，下料段的行程移动距离。搬运手爪202单独设置有3个方向的移动自由度，包括水平移动伺服Y轴203，垂直升降伺服Z轴204以及水平旋转DD马达205。真空吸爪206固定到DD马达205的旋转末端，上面安装有4组真空吸盘，通过真空吸附的方式抓取TFT液晶产品，采用防静电的无痕吸盘能够减少手爪对TFT液晶产品造成二次损坏。
水平移动伺服Y轴203和垂直升降伺服Z轴204采用一体式内嵌式的丝杆模组，具有重复精度±0.003mm，绝对精度±0.025和行走平行度0.015mm的精密精度规格。
如图5，产品在上料的料盘内待检测面是朝下，需要通过上料翻转机械手300将待测产品的检测面翻转为朝上，当检测完后，需要再通过下料翻转机械手400将检测后的产品再次翻转使得其检测面朝下，最后再分类放入OK品和NG品料仓里面。主要通过伺服电机302带动两组调节杆304及固定在其上的多组真空吸盘301进行180°的水平翻转，气缸303能够在翻转前后进行整体升降动作，以防止直接翻转过程产品与相关对接平台之间的干涉碰撞；通过手动调整两组调节304及固定在其上的多组真空吸盘301的不同位置，能够做到兼容不同尺寸大小的产品。
如图6，检测载台506和505承载待检测的产品，通过真空吸附固定产品，表面作了防静电的处理，抗静电阻值满足10^6Ω至10^9Ω之间，有效方式产品裸露电极区被静电炸伤，载台内部加工后多组真空气路，可以根据产品的大小尺寸，去选择性打开和关闭各组真空气路。检测载台506和505下方固定有可旋转角度360°的直驱DD马达；检测相机组件504固定在移动伺服轴503上面，其自带一个垂直方向的Z轴移动轴，能够根据不同产品的厚度，自动微调相机的物距高度实现自动化功能，采用四倍单像素pixel相机对应解析度1um；检测相机组件504由移动伺服轴503驱动实现水平横向移动，同时检测载台505由直线电机模组502驱动，两者配合实现6"-14"（68mm×140mm~255mm×350mm）的产品范围兼容。检测相机组件504在检测过程中，对TFT产品的电极区进行水平单方向扫描拍照，能够实时计算分析，当判定缺陷异常时，能及时记录缺陷的坐标系，当全部检测结束后，可通过喷墨组件对所有得缺陷位置进行喷墨Mark。上述所有部件均在安装在大理石平台501上，加工精度达到00级，具有优良的平面度、平行度，同时抗变形和抗震能力高，能保证稳定的视觉检测环境以满足微米级的检测精度。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，其特征在于，包括Tray盘自动上料机，用于多层带产品料盘的上料；上下料搬运机械手，用于产品上料和下料搬运动作，所述上下料搬运机械手包括搬运手爪、长行程直线电机模组，所述搬运手爪固定在长行程直线电机模组上，实现上料段，检测段，下料段的行程移动距离；所述搬运手爪单独设置有3个方向的移动自由度，包括水平移动伺服Y轴，垂直升降伺服Z轴以及水平旋转DD马达，所述水平旋转DD马达下端固定有真空吸爪；上料翻转机械手，用于将上料机的产品完成180°的翻转，将需要检测的面从下翻转至朝上；下料翻转机械手，用于将完成检测的产品进行180°翻转复位；双工位检测载台，具有双旋转载台和双检测相机结构，用于对产品进行检测；OK品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定OK的产品；NG品下料仓，通过料盘的方式收集检测后判定NG的产品，所述Tray盘自动上料机包括左分盘机构、右分盘机构和定盘移动组件，其中多层Tray盘在左分盘机构和右分盘机构之间，通过左分盘机构和右分盘机构同时将多层堆叠的一整落Tray盘的最底部一盘Tray分开放置在定盘移动组件上面，所述定盘移动组件内设置有对应的气缸组件对Tray盘进行四周的靠边定位后，再移动到待上料的位置区域，所述Tray盘自动上料机还包括左侧换盘机构和右侧换盘机构，当Tray盘内的产品被抓完后，左侧换盘机构和右侧换盘机构同时将定盘移动组件上的空Tray盘通过左右夹取和升降，将其分离并转移到下部的出料输送带上；一旦出料输送带堆叠达到设置数量的空Tray盘，出料输送带自动将一整落空Tray盘送至外侧出口，所述双工位检测载台一侧设置有载台清洁组件，当检测载台移动到载台清洁组件附近位置进行取放料时，产品放入载台之前，进行一次吹气清洁，防止载台上有异物压伤产品，所述双工位检测载台还包括检测相机组件，所述检测相机组件固定在移动伺服轴上面，其自带一个垂直方向的Z轴移动轴，根据不同产品的厚度，自动微调相机的物距高度实现自动化功能，采用四倍单像素pixel相机对应解析度1um；检测相机组件由移动伺服轴驱动实现水平横向移动，同时检测载台由直线电机模组驱动，两者配合实现6"-14"的产品范围兼容，
所述检测相机组件通过相机升降伺服移动轴进行移动，所述检测相机组件下端一侧设置有吹起清洁组件，检测过程中不断吹起清洁产品检测面的异物或粉尘，防止干扰检测结果，所述相机另一侧设置有非接触式喷墨装置。
2.如权利要求1的液晶显示面板双工位全自动ITO划伤检测设备，其特征在于，所述双工位检测载台，通过真空吸附固定产品，表面作了防静电的处理，抗静电阻值满足10^6Ω至10^9Ω之间，有效方式产品裸露电极区被静电炸伤，载台内部加工后多组真空气路，根据产品的大小尺寸，选择性打开和关闭各组真空气路。
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