CN209745840U - 一种电容式模组屏外观检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电容式模组屏外观检测系统，其系统包括正面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置、第一运载平台、第二运载平台、第一机械手臂以及第二机械手臂。通过设置面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置，能够对待检测的电容式模组屏的各类缺陷进行全方位检测，保证了检测的全面性和准确性。另外，通过设置第一运载平台、第二运载平台以及机械手臂协调各检测装置之间的运作，可提高整个检测过程的检测效率。

Description

一种电容式模组屏外观检测系统

技术领域

本实用新型涉及光学检测领域，尤其涉及一种电容式模组屏外观检测系统。

背景技术

伴随着智能终端产业快速升级，已经催生出了庞大的液晶显示面板市场需求。目前，智能手机作为智能终端最核心的部分，主要以TFT-LCD电容式触摸屏为显示面板，OLED显示面板的市场仍未成熟。TFT-LCD电容式触摸显示屏主要由薄膜导电层，设置TFT的下玻璃基板，设置彩色滤光的上玻璃基板，结合液晶盒组成的。TFT即薄膜电极管，可通过信号和电压的改变来控制液晶分子的转动方向，改变底部背光的光线方向，最后通过上基板的彩色滤光片实现三原色的发光控制，从而完成彩色图像的动态显示及触摸控制。

TFT-LCD模组显示屏是在上述装置底部安置背光源构成，在当前工序已处于产线末端出厂状态。所有的厂商在此阶段加入AOI点灯检测和AVI外观检测工序，分别对即将出厂的显示屏进行点灯不良检测和外观不良检测。

如图7所示：现有的TFT-LCD电容式模组屏结构包括CTP(薄膜导电玻璃层)、表面盖板外壳、上P(彩色滤光玻璃基板)、液晶盒、下P(薄膜电极管玻璃基板)以及背光模块。

其中，外观不良可分为表面外壳、FPC(导电带)、CTP(薄膜导电玻璃层)、上P(彩色滤光玻璃基板)、下P(薄膜电极管玻璃基板)三部分缺陷类型。

表面外壳的缺陷主要有玻璃划伤、盖板掉漆、边框凹陷、金属形变；FPC缺陷主要有PIN针坏/缺失、FPC折伤；CTP缺陷包括划伤、脏污、气泡、异物、边缘崩角；上P缺陷主要有异物、脏污、气泡、凹陷；下P缺陷主要是划伤。

综上所述，TFT-LCD电容式模组屏的外观缺陷检测项目较多且分布广泛，在实际生产环境中，熟练的作业员也存在主观判断错误或者细节遗漏，也需要大量的复查工作。故现有的TFT-LCD电容式模组屏的外观缺陷检测存在检测项目不全面、检测效率低、检测准确性不能保证等缺陷。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供一种电容式模组屏外观检测系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种电容式模组屏外观检测系统，包括正面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置、第一运载平台、第二运载平台、第一机械手臂以及第二机械手臂。

所述第一运载平台和所述第二运载平台间隔设置。

所述第一运载平台安装于所述正面线阵扫描检测装置下方，用于将所述电容式模组屏运载到所述正面线阵扫描检测装置的检测区域供所述正面线阵扫描检测装置进行正面线阵扫描检测。

所述第一机械手臂安装于所述第一运载平台和所述第二运载平台之间，用于将所述电容式模组屏从所述第一运载平台运送到所述第二运载平台。

所述正面多光源组合检测装置位于所述第二运载平台的上方，用于对通过所述第二运载平台运载到所述正面多光源组合检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面多光源组合检测。

所述正面边缘检测装置位于所示所述第二运载平台的上方，用于对通过所述第二运载平台运载到所述正面边缘检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面边缘检测。

所述第二机械手臂安装于所述第二运载平台和所述反面整体检测装置之间，用于将所述电容式模组屏运载到所述反面整体检测装置的检测区域供所述反面整体检测装置进行反面整体检测。

本实用新型的有益效果是，通过设置面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置，能够对待检测的电容式模组屏的各类缺陷进行全方位检测，保证了检测的全面性和准确性。另外，通过设置第一运载平台、第二运载平台以及机械手臂协调各检测装置之间的运作，可提高整个检测过程的检测效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述正面线阵扫描检测装置包括均设置于所述第一运载平台上方的线光源和用于进行正面线阵扫描检测的线阵扫描相机。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过线光源和线阵扫描相机组成的正面线阵扫描检测装置，线阵扫描相机可以采用倾斜方式采集显示屏表面靠近高反射区的区域，以此最大限度得采集到缺陷处的漫反射光线。并且，线阵扫描的方式可充分利用单个线光源发射的高密度光线，避免面阵采集方式在光源装置上的低效率使用，可有效采集到像表层、浅层反射区的划伤、异物、脏污和气泡，中层反射区的异物、气泡，部分明显的中层反射区划伤、脏污等缺陷。

进一步，所述线阵扫描相机为8K线阵扫描相机。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过采用8K线阵扫描相机，保证图像采集的准确性。

进一步，所述正面多光源组合检测装置包括均设置于所述第二运载平台周边的第一面阵相机、环形光源和条形光源组，所述环形光源位于所述条形光源组的上方，且位于所述第二运载平台的竖直上方所述第一面阵相机位于所述环形光源的竖直上方。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过第一面阵相机、环形光源和条形光源组构成的述正面多光源组合检测装置，能够以高分辨率的面阵相机垂直方向采集，环形光源可较均匀得将光线打到待测组屏表面，由于其光功率适中，不会导致盖板边框区亮度过大，以至可以比较清楚得拍摄到盖板边框区表面的纹理。其中，在环形光源工作时可采集到盖板边框掉漆、盖板边框杂质等缺陷。条形光源组从待测组屏的四个侧面打入光线，因而可以将待测组屏反射区的内部层次结构打亮，从而可以将中层、深层处的缺陷相对得打亮，所以在条形光源组工作时可采集到部分不明显的中层反射区划伤、脏污，深层反射区的划伤等的缺陷。

进一步，所述条形光源组包括四个条形光源，四个所述条形光源处于同一平面且围绕成矩形。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过四个条形光源组合成矩形的条形光源组不仅结构简单，而且有效地将待测组屏反射区的内部层次结构打亮。

进一步，所述正面边缘检测装置包括第二面阵相机和同轴光源；所述第二面阵相机和所述同轴光源均位于所述第二运载平台的周边；所述第二面阵相机位于所述同轴光源的上方。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过第二面阵相机和同轴光源组成的正面边缘检测装置，能够以光密度较大、光线方向平均的同轴光源照亮待测组屏的整体轮廓，将其与背景通过灰度对比均匀地分割。由于高反射性的盖板边框可以将竖直照射的平行光线反方向反射回去，而盖板边框边缘处或者边角处的微小的破损会对竖直照射的平行光线漫反射回去，从而实现在拍摄的图像中缺陷处灰度值很低。故能够采集到盖板边框破损，盖板边框边角破损，浅层边缘处的破损、崩角等缺陷。

进一步，所述同轴光源的侧壁还连接有用于升降所述同轴光源的升降机构。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过在同轴光源的侧壁连接升降机构，从而可控制同轴光源的高度，以此可防止运送平台与光源箱体的干涉。

进一步，所述反面整体检测装置包括第三面阵相机和环形无影灯，所述第三面阵相机和所述环形无影灯均设置于所述第二机械手臂的周边，且所述第三面阵相机位于所述环形无影灯的上方。

采用上述进一步方案的有益效果是，利用环形无影灯无影照射原理，将待测组屏反面的金属覆盖部分、边框部分和FPC部分的缺陷可以较清晰的打亮，再利用面阵相机进行图像采集，能够采集到边框掉漆、损伤，金属形变，FPC折伤，FPC探针缺失或者不良等缺陷。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电容式模组屏外观检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的正面线阵扫描检测装置的工作示意图；

图3为本实用新型实施例提供的正面多光源组合检测装置的工作示意图；

图4为本实用新型实施例提供的条形光源组的工作示意图；

图5为本实用新型实施例提供的正面边缘检测装置的工作示意图；

图6为本实用新型实施例提供的反面整体检测装置的工作示意图；

图7为本实用新型实施例提供的TFT-LCD电容式模组屏结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第一运载平台，2、第二运载平台，3、第一机械手臂，4、第二机械手臂，5、线光源，6、线阵扫描相机，7、条形光源组，8、环形光源，9、第一面阵相机，10、同轴光源，11、第二面阵相机，12、升降机构，13、环形无影灯，14、第三面阵相机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种电容式模组屏外观检测系统，包括正面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置、第一运载平台1、第二运载平台2、第一机械手臂3以及第二机械手臂4。

所述第一运载平台1和所述第二运载平台2间隔设置。

所述第一运载平台1安装于所述正面线阵扫描检测装置下方，用于将所述电容式模组屏运载到所述正面线阵扫描检测装置的检测区域供所述正面线阵扫描检测装置进行正面线阵扫描检测。

所述第一机械手臂3安装于所述第一运载平台1和所述第二运载平台2之间，用于将所述电容式模组屏从所述第一运载平台1运送到所述第二运载平台2。

所述正面多光源组合检测装置位于所述第二运载平台2的上方，用于对通过所述第二运载平台2运载到所述正面多光源组合检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面多光源组合检测。

所述正面边缘检测装置位于所示所述第二运载平台2的上方，用于对通过所述第二运载平台2运载到所述正面边缘检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面边缘检测。

所述第二机械手臂4安装于所述第二运载平台2和所述反面整体检测装置之间，用于将所述电容式模组屏运载到所述反面整体检测装置的检测区域供所述反面整体检测装置进行反面整体检测。

在实际应用场景中，以对手机显示屏检测为例，通过上述四个光学检测装置的连续式打亮、采集工序，可将绝大部分缺陷类型拍摄出来。其中，四个光学检测装置、第一运载平台1、第二运载平台2、第一机械手臂3和第二机械手臂4，可集成在2.0×2.4㎡较小的空间内，以设备外挂的PLC程序控制各检测装置协调运行。

为了系统的采集和分析外观缺陷，在手机显示屏正面图像的采集中，根据缺陷所在位置的深度将缺陷类型四个大类：表层、浅层、中层和深层，分别对应模组显示屏的表面外壳、CTP玻璃基板、上P基板和下P基板。

在上述四个大类的基础上，根据缺陷在平面位置上的分布再将其划分几个子类，包括边缘区、盖板边框区、反射区。手机显示屏反面主要由金属覆盖的背光、盖板边框和FPC构成，其缺陷明显易采集，相应的检测手段可进行归一化。

在其检测系统工作时，第一运载平台1负责承载手机显示屏并匀速通过正面检测装置的线扫传感部分；然后由第一机械手臂3真空吸附手机显示屏，将其传送至第二运载平台2；第二运载平台2在正面多光源组合检测装置中保持静态，待该单元采集图像完毕后，将手机显示屏传送至正面边缘检测装置中，并在该单元保持静态等待图像采集完毕；之后由第二机械手臂4真空吸附手机显示屏，将其传送至反面整体检测装置中，进行180°旋转，完成该单元中的图像采集；最后，第二机械手臂4再次旋转后将手机显示屏放入出料装置中，完成一个周期的自动化采集流程。

如图2所示：在本实施例中，所述正面线阵扫描检测装置包括均设置于所述第一运载平台1上方的线光源5和线阵扫描相机6。具体地，可由一台8K线阵扫描相机和一只线光源5组成。

其工作时，将待测样品正面放置第一运载平台1上，第一运载平台1匀速通过相机扫描区。线光源5以60°角度在样品表面形成高光反射区，相机呈45°角度采集图像，其传感区域靠近高光反射区。

该正面线阵扫描检测装置采用线阵扫描相机6倾斜方式采集显示屏表面靠近高反射区的区域，以此最大限度得采集到缺陷处的漫反射光线。并且，线阵扫描的方式可充分利用单个线光源5发射的高密度光线，避免面阵采集方式在光源装置上的低效率使用。由于光线在表层和浅层的大量反射损失，该检测单元可检测的反射区深度有限，基本限制在表层、浅层和中层上表面。本检测装置可采集到的缺陷为：表层、浅层反射区的划伤、异物、脏污和气泡，中层反射区的异物、气泡，部分明显的中层反射区划伤、脏污。

如图3和图4所示，在本实施例中，所述正面多光源组合检测装置所述正面多光源组合检测装置包括均设置于所述第二运载平台2周边的第一面阵相机9、环形光源8和条形光源组7，所述环形光源8位于所述条形光源组7的上方，所述第一面阵相机9位于所述环形光源8的上方。具体地，本检测装置由一台29M面阵相机，环形光源8和四个条形光源组7成。通过PLC控制，环形光源8首先打开，相机采集图像；之后环形光源8关闭，打开条形光源组7，相机采集检测图像。条形光源组7由四个条形光源围成矩形，其放置的水平高度与待测样品的水平高度持平。

其工作时，正面多光源组合检测装置采用高分辨率的面阵相机垂直方向采集，环形光源8可较均匀得将光线打到手机显示屏表面，由于其光功率适中，不会导致盖板边框区亮度过大，以至可以比较清楚得拍摄到盖板边框区表面的纹理。

该正面多光源组合检测装置在环形光源8工作时可采集到的缺陷有：盖板边框掉漆、盖板边框杂质。四个条形光源组7合成矩形的条形光源组7从手机显示屏的四个侧面打入光线，因而可以将手机显示屏反射区的内部层次结构打亮，从而可以将中层、深层处的缺陷相对得打亮。本检测单元在条形光源组7工作时可采集到的缺陷有：部分不明显的中层反射区划伤、脏污，深层反射区的划伤。

如图5所示：在本实施例中，所述正面边缘检测装置包括第二面阵相机11和同轴光源10；所述第二面阵相机11和所述同轴光源10均位于所述第二运载平台2的周边；所述第二面阵相机11位于所述同轴光源10的上方。具体地，可由一台29M面阵相机和一个漫射同轴光源10组成。

其工作时，采用光密度较大、光线方向平均的同轴光源10照亮手机显示屏的整体轮廓，将其与背景通过灰度对比均匀地分割。由于高反射性的盖板边框可以将竖直照射的平行光线反方向反射回去，而盖板边框边缘处或者边角处的微小的破损会对竖直照射的平行光线漫反射回去，从而可实现在拍摄的图像中缺陷处灰度值很低。

该正面边缘检测装置可采集到的缺陷有：盖板边框破损，盖板边框边角破损，浅层边缘处的破损、崩角。

可选地，所述同轴光源10的侧壁还连接有用于升降所述同轴光源10的升降机构12。通过在同轴光源10的侧壁连接升降机构12，从而可控制同轴光源10的高度，以此可防止运送平台与光源箱体的干涉。

如图6所示：在本实施例中，所述反面整体检测装置包括第三面阵相机14和环形无影灯13，所述第三面阵相机14和所述环形无影灯13均设置于所述第二机械手臂4的周边，且所述第三面阵相机14位于所述环形无影灯13的上方。具体地，可由一台5M面阵相机和一个环形无影灯13组成，光源可保持常亮的工作状态。

其工作时，利用环形无影灯13无影照射原理，将手机显示屏反面的金属覆盖部分、边框部分和FPC部分的缺陷可以较清晰的打亮，同时使用5M分辨率的面阵相机也满足实际的需求，避免使用高精度面阵相机导致的像素浪费和成本提升。

该检测装置可采集到的缺陷有：边框掉漆、损伤，金属形变，FPC折伤，FPC探针缺失或者不良。

需要说明的是，为了实现本检测系统的各个检测装置的有序、协调运作，需要相应的配套传送机构、PLC控制程序协作运行，以及进行图像处理的工控机。而目前已有可以实现本实用新型功能的运行机构，以及可编写的PLC程序的代码。由于PLC控制方式、运行机构和工控机的图像处理不为本申请保护重点，故不赘述。

针对于本检测系统在整体机构的运作流程，本实施例将更为具体地说明本检测系统在实际应用中的使用过程。

首先，第一运载平台1运载手机显示屏，由电机驱动运行到正面线阵扫描检测单元并匀速通过该检测单元的传感区域，此时PLC控制程序向8K线阵扫描相机发出拍照指令，相机采集完整的目标图像并上传至相应的工控机。整个运行过程可以保持线光源5的常亮。

其次，第一运载平台1离开正面线阵扫描检测单元后停止，由PLC控制第一机械手臂3真空吸屏并传送到正面多光源组合检测单元，此时第一运载平台1返回原位。第二运载平台2高度抬升，第一机械手臂3将手机显示屏放置第二运载平台2上，然后第一机械手臂3返回原位。首先PLC发送命令使环形光源8开启，延时0.5s向29M面阵相机发送拍照指令；然后PLC命令环形光源8关闭，开启条形光源组7，延时0.5s向上述相机发送拍照指令；最后第二运载平台2高度下降，持载手机显示屏离开该检测单元。在此过程中本检测单元的29M面阵相机需要向相应的工控机传送两幅图像。

然后，第二运载平台2将手机显示屏传送到正面边缘检测单元，延时0.5s后，PLC向本检测单元的29M面阵相机发送拍照指令，相机采集目标完整图像并上传相应的工控机。拍照结束，PLC发送指令使同轴光源10抬升，并控制第二机械手臂4真空吸附第二运载平台2上的目标屏。第二机械手臂4离开本检测单元，第二运载平台2返回原位，之后PLC命令同轴光原回到原位。本检测单元的同轴光源10可以保持常亮状态。

最后，PLC控制第二机械手臂4将吸附的手机显示屏传送到反面整体检测单元，同时第二机械手臂4进行180°翻转，延时0.5s后PLC向5M面阵相机发送拍照指令，相机采集完整的目标图像并上传相应的工控机。最后第二机械手臂4翻转回原位，根据具体需求将手机显示屏传送出去。本检测单元的环形无影灯13可保持常亮状态。

以上步骤完成一片手机模组屏的图像采集流程，之后可以循环该流程实现自动化检测。

综上所述，本实施例的一种电容式模组屏外观检测系统，相比于现有技术具有以下优点：

避免了现有的组屏检测系统体积较大、零件繁杂；调试校正时间冗长；多样的缺陷种类检测和广泛的检测位置分布会导致的算法处理困难等问题。

针对较明显的缺陷类型，比如CTP划伤、CTP异物、CTP脏污、CTP气泡、上P气泡、金属形变、盖板掉漆、边框损伤、FPC折伤、PIN针坏/缺失，采用简单的高效率打光采集方案，提高了采集效率，并降低了采集成本。

对于难以辨别的缺陷类型，比如CTP崩角、上P和下P的划伤、异物等缺陷，采用层次分级的采集方案分离CTP、上P、下P三个缺陷区域。相应的压缩相机和对应工控机数量，同时实现对应相机采集区域的剥离和同步处理。

整个检测系统自动化工作，不仅提升了检测速度，而且避免了人工检测的存在的误差，进一步提高了检测效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，包括正面线阵扫描检测装置、正面多光源组合检测装置、正面边缘检测装置、反面整体检测装置、第一运载平台(1)、第二运载平台(2)、第一机械手臂(3)以及第二机械手臂(4)；

所述第一运载平台(1)和所述第二运载平台(2)间隔设置；

所述第一运载平台(1)安装于所述正面线阵扫描检测装置下方，用于将所述电容式模组屏运载到所述正面线阵扫描检测装置的检测区域供所述正面线阵扫描检测装置进行正面线阵扫描检测；

所述第一机械手臂(3)安装于所述第一运载平台(1)和所述第二运载平台(2)之间，用于将所述电容式模组屏从所述第一运载平台(1)运送到所述第二运载平台(2)；

所述正面多光源组合检测装置位于所述第二运载平台(2)的上方，用于对通过所述第二运载平台(2)运载到所述正面多光源组合检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面多光源组合检测；

所述正面边缘检测装置位于所示所述第二运载平台(2)的上方，用于对通过所述第二运载平台(2)运载到所述正面边缘检测装置的检测区域的电容式模组屏进行正面边缘检测；

所述第二机械手臂(4)安装于所述第二运载平台(2)和所述反面整体检测装置之间，用于将所述电容式模组屏运载到所述反面整体检测装置的检测区域供所述反面整体检测装置进行反面整体检测。

2.根据权利要求1所述的电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述正面线阵扫描检测装置包括均设置于所述第一运载平台(1)上方的线光源(5)和用于进行正面线阵扫描检测的线阵扫描相机(6)。

3.根据权利要求2所述一种电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述线阵扫描相机(6)为8K线阵扫描相机。

4.根据权利要求1所述的电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述正面多光源组合检测装置包括均设置于所述第二运载平台(2)周边的第一面阵相机(9)、环形光源(8)和条形光源组(7)，所述环形光源(8)位于所述条形光源组(7)的上方，且位于所述第二运载平台(2)的竖直上方所述第一面阵相机(9)位于所述环形光源(8)的竖直上方。

5.根据权利要求4所述的电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述条形光源组(7)包括四个条形光源，四个所述条形光源处于同一平面且围绕成矩形。

6.根据权利要求1所述的电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述正面边缘检测装置包括第二面阵相机(11)和同轴光源(10)；所述第二面阵相机(11)和所述同轴光源(10)均位于所述第二运载平台(2)的周边；所述第二面阵相机(11)位于所述同轴光源(10)的上方。

7.根据权利要求6所述一种电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述同轴光源(10)的侧壁还连接有用于升降所述同轴光源(10)的升降机构(12)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电容式模组屏外观检测系统，其特征在于，所述反面整体检测装置包括第三面阵相机(14)和环形无影灯(13)，所述第三面阵相机(14)和所述环形无影灯(13)均设置于所述第二机械手臂(4)的周边，且所述第三面阵相机(14)位于所述环形无影灯(13)的上方。