CN210376934U - 一种自动光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动光学检测装置，包括第一滑动机构、第一支架和相机组件，第一滑动机构水平设置；第一支架沿水平方向移动安装在第一滑动机构上；相机组件沿上下方向移动安装在第一支架上；相机组件包括第一相机、第二相机、激光测距组件和第二支架，第一相机和第二相机固定安装在第二支架上，第一相机和第二相机的镜头向上设置；第二相机是线扫相机；激光测距组件用于反馈控制使第二相机和检测平面的拍摄距离的偏移量不超过设定阈值；检测平面存在于在相机组件的上方，检测平面用于放置待测物。本实用新型的自动光学检测装置，通过用于定位第一相机和用于检测的第二相机集成在同一相机组件中，简化产品结构，便于调试，维护。

Description

一种自动光学检测装置

技术领域

本实用新型涉及自动光学检测领域，尤其涉及一种液晶屏的台阶电极区域的自动光学检测装置。

背景技术

如今液晶屏的显示分辨率越来越高，手机、平板等中小型液晶屏的分辨率也从1080P、向2K、4K过渡。液晶屏包括可显示区域和不可显示区域，不可显示区域包括边框和驱动线路等，液晶屏可显示区域占整个液晶屏的面积比为可见面积占比。液晶屏在液晶屏分辨率越来越高的同时，为了更大的可视面积占比，液晶屏的驱动线路却越来越密集，液晶屏的结构特征如图1所示，液晶屏500包括可显示区域501和外围的台阶电极区域，外围的台阶电极区域的线路密集，最小线宽达到10微米，最小线间距达到了10微米，为能精确检测线路的短路、断路等问题，需要将相机的焦距调到很小，以在窄小的视野下获得高分辨率的图像进行自动识别，但显示屏的外围的电连接和显示区域相比，仅占很小的条状区域，在检测时需要对台阶电极区域进行定位，以优化检测路径，避免无效检测，在单一相机时，就面临着对台阶电极区域的初定位时需要一个相对远焦距大视野的定位图片拍摄和检测时微焦距下的高精度拍摄的矛盾，通过相机自身的长短焦距调节，存在检测效率低下，设备调焦装置容易因磨损而达不到预期的调焦精度，影响高精度图像的拍摄和识别。

如图1所示，液晶屏500的台阶电极区域为长条状，包括横向检测区域502和纵向检测区域503，若相机的视野能够覆盖横向检测区域502或纵向检测区域503的宽度，则可简化相机图片采集的行程，否则即需要采用常规的二维检测路径进行检测图片采集。但为满足高精度拍摄，相机的视野很小，通常单幅图片采集区域的长和宽仅几个毫米，不能满足覆盖台阶电极区域的宽度，二者存在矛盾。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动光学检测装置，能够进行快速定位，并针对液晶屏的台阶电极区域的特点，优化检测路径，提高液晶屏台阶电极区域的检测效率。

为实现上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种自动光学检测装置，包括第一滑动机构、第一支架和相机组件，

所述第一滑动机构水平设置；

所述第一支架沿水平方向移动安装在所述第一滑动机构上；

所述相机组件沿上下方向移动安装在所述第一支架上；

所述相机组件包括第一相机、第二相机、激光测距组件和第二支架，所述第一相机和第二相机固定安装在第二支架上，所述第一相机和第二相机的镜头向上设置；所述第二相机是线扫相机；

所述激光测距组件安装在第二支架上，所述激光测距组件包括激光位移传感器，在第二相机进行线扫检测时，所述激光位移传感器相对第二相机固定，用于检测所述第二相机的镜头和检测平面的距离的偏移量；

所述检测平面存在于相机组件的上方，所述检测平面用于放置待测物。

进一步的，所述第一滑动机构是直线电机；所述直线电机包括第一底座和相对第一底座滑动的第一滑块，所述第一支架和所述第一滑块固定连接。

进一步的，所述自动光学检测装置还包括竖向设置的第二滑动机构，所述第二滑动机构用于所述相机组件和第一支架的移动连接，所述第二滑动机构为丝杆传动机构，所述丝杆传动机构包括第二底座和第二滑块，所述第二底座固定在第一支架上，所述第二滑块固定在相机组件的第二支架上。

进一步的，所述自动光学检测装置还包括竖向设置的第三滑动机构，所述第三滑动机构用于所述相机组件和第一支架的移动连接，所述第三滑动机构为滑轨机构，所述滑轨机构包括滑动连接的第三滑块和滑轨，所述滑轨设置在第一支架上，所述第三滑块设置在第二支架上，所述第三滑动机构和所述第二滑动机构平行设置。

进一步的，所述激光测距组件和第二支架通过第四滑动机构移动连接，所述第四滑动机构为丝杆传动机构，沿上下方向设置。

进一步的，所述第四滑动机构包括第四底座和第四滑块，所述第四滑块固定在第二支架上，所述第四底座固定在激光测距组件上。

进一步的，所述激光位移传感器包括发光器和受光器，所述发光器和受光器分设在所述第二相机镜头的两侧。

本实用新型和现有技术相比，具有以下特点：

(1)用于定位第一相机和用于检测的第二相机集成在同一相机组件中，简化产品结构，便于调试，维护；

(2)第二相机为线扫相机，通过一个维度的扫描方式实现液晶屏的台阶电极区域的快速检测，大大提高了液晶屏的台阶电极区域的检测效率；

(3)通过激光位移传感器的位移反馈，可在扫描过程中精确保持第二相机和液晶屏的距离，保证高清晰度、小畸变的检测图片采集，保证自动光学检测的实现。

本实用新型的自动光学检测装置，简化了液晶屏的台阶电极区域的光学检测装置的产品结构和控制要求，并大大提高了检测效率。

附图说明

图1是液晶屏的结构示意图；

图2是本实用新型的自动光学检测装置的结构示意图；

图3是本实用新型的第一滑动机构的结构示意图；

图4是本实用新型的第一支架和第二、第三滑动机构的结构示意图；

图5是本实用新型的相机组件的结构示意图；

图6是本实用新型的第一相机的结构示意图；

图7是本实用新型的第二相机和第二支架的结构示意图；

图8是本实用新型的激光测距组件的结构示意图；

图9是本实用新型的自动光学检测装置的顶视图；

图10是本实用新型的自动光学检测装置的正视图；

图11是本实用新型的自动光学检测装置的侧视图(包括液晶屏承托平台)。

其中：

100-第一滑动机构；

101-第一底座；

102-第一滑块；

200-第一支架；

201-底板；

202-竖板；

210-第二滑动机构；

211-第二底座；

212-第二滑块；

220-第三滑动机构；

221-滑轨；

222-第三滑块；

300-相机组件；

310-第一相机；

311-第一相机镜头；

320-第二相机；

321-第二相机镜头；

330-第二支架；

400-激光测距组件；

410-第三支架；

420-第三滑动机构；

421-第三底座；

422-第三滑块；

430-激光位移传感器；

500-液晶屏；

501-可显示区域；

502-横向检测区域；

503-纵向检测区域；

504-排线区；

600-承载机构；

601-检测平台。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示的液晶屏或液晶模组的结构示意图，液晶屏500包括可显示区域501和台阶电极区域，台阶电极区域包括横向检测区域502、纵向检测区域503和排线区504。本实用新型的自动光学检测装置的典型应用就是用于检测液晶屏500的横向检测区域502和纵向检测区域503。

如图2-图11所示的是本实用新型公开的一种自动光学检测装置的具体实施例，用于液晶屏的台阶电极区域的自动光学检测。

如图2所示的是本实用新型的自动光学检测装置的一实施例的结构示意图，包括第一滑动机构100、第一支架200和相机组件300，第一滑动机构水平设置；第一支架200沿水平方向移动安装在第一滑动机构上；相机组件300沿上下方向移动安装在第一支架200上；相机组件300包括第一相机310、第二相机320、激光测距组件400和第二支架330，第一相机310和第二相机320固定安装在第二支架330上，第一相机310和第二相机320的镜头向上设置，向上拍摄；第二相机320是线扫相机；激光测距组件400安装在第二支架330上，激光测距组件400包括激光位移传感器430，在第二相机320进行线扫检测时，激光位移传感器430和第二相机320相对固定，用于检测第二相机320的镜头和检测平面的距离的偏移量；检测平面存在于在相机组件300的上方，检测平面用于放置待测物，在本实施例中，该待测物为液晶屏，更具体的，所检测的区域是液晶屏的台阶电极区域。

以下就图2中的自动光学检测装置进行详细说明。

图3所示的是本实用新型的第一滑动机构的结构示意图，第一滑动机构100包括第一底座101和第一滑块102。第一滑动机构100为直线电机，直线电机也称线性电机、线性马达、直线马达或推杆马达。直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。

在直线电机100的第一底座101上的不同位置固定有位置传感器141、142、143，其中位置传感器141、143用于标识第一滑块102的移动范围，位置传感器142用于标识第一滑块102的归零点，在第一滑块102上设置有挡片144，用于触发位置传感器141、142、143，产生限位信号，在本自动光学检测装置的其它部分的需要限制移动范围的滑动机构上也设置有相同或相似的装置用于限制移动范围或定位归零点，这是本领域的常规技术手段，在此不做进一步阐述。

如图4所示，第一支架200为一框体，框体的底板201和第一滑块102固定连接，框体的竖板202上固定第二滑动机构210和第三滑动机构220。

第二滑动机构210为丝杆传动机构，第二滑动机构210包括第二底座211和第二滑块212，第二底座固定在第一支架200的竖板202上，第二滑块固定在相机组件300的第二支架330上。第三滑动机构220为滑轨机构，滑轨机构包括滑动连接的第三滑块222和滑轨221，滑轨设置在第一支架200的竖板202上，第三滑块设置在第二支架330上，第三滑动机构220和第二滑动机构210平行设置。

由于第一相机310和第二相机320平行固定在第二支架330上，相机组件300具有较大的宽度，双滑动机构有助于保证相机组件300平稳地上下移动，减少侧向偏摆的幅度，提高拍摄精度。

图5所示的是本实施例的相机组件300的结构示意图，图6、图7和图8分别示出了相机组件中的第一相机、第二相机、第二支架和激光测距组件的结构示意图。第二支架330为一竖向设置的平板，第一相机310和第二相机320竖直固定在第二支架330上，第一相机镜头311和第二相机镜头321朝上，向上拍摄。

第一相机310为常规工业相机，用于辅助第二相机320定位。第一相机310和第二相机320的镜头同向设置，并集成在一个相机组件中，简化产品结构，方便调试和维护。

由于第一相机310和第二相机320的镜头之间存在水平方向的位移差，可以在待测物或待测物的承载结构上设置相应的定位标志，以使当第一相机定位到该定位标志时，第二相机320的镜头可定位至检测的起点。

第二相机320为线阵相机或称线扫相机，其图像传感器由单行或多行感光芯片组成，需要通过机械运动，形成相对运动获取图像。选择适合的第二相机320，使其图像传感器的捕捉宽度大于横向检测区域502的宽度和纵向检测区域503的宽度的最大值。第二相机320沿第一滑动机构100的运动方向匀速运动，获取连续的图片并拼接成检测图片。

激光测距组件400通过第四滑动机构420沿上下方向移动安装于第二支架330上。激光测距组件400包括第三支架410和激光位移传感器430；第四滑动机构420包括第四底座421和第四滑块422，第四底座421固定在第二支架330上。第三支架410包括竖向设置的侧板411和横板412，侧板411和横板412呈折角连接，侧板411固定在第四滑块422上，激光位移传感器430固定在横板412上，激光位移传感器430包括发光器和受光器，当激光位移传感器430的上方设有反射物时，发光器发出的激光通过反射物反射进入受光器，通过检测激光进入受光器的偏移值，可测量反射物上下位移时的偏移量。为精确检测第二相机镜头321和反射物(即待检液晶屏500)的距离的偏移量，例如，激光位移传感器430采用ZS-LD15AFT，ZS-LD15AFT的测量精度达到0.25um，其发光器和受光器可分设于第二相机镜头321的两侧。

激光位移传感器430可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。按照测量原理,激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量。

激光位移传感器430采用三角测量法，三角测量法的原理：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0.1um的水平。

第二滑动机构210和第四滑动机构420为丝杆传动机构。丝杆传动机构是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。丝杆传动机构是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，丝杆传动机构被广泛应用于各种工业设备和精密仪器，其最小移动精度可达20微米，可以匹配第二相机320和激光位移传感器430的移动调整要求。

如图9、图10和图11所示的分别是本实用新型的自动光学检测装置的顶视图、正视图和侧视图。第一相机镜头311和第二相机镜头331上方为检测区域，设有一检测平面，待测物如液晶屏500通过承载机构600(如托盘机构等)水平地放置在检测平台601上，检测平台601上设有槽口，该槽口所在平面即为检测平面，液晶屏500的检测区域露置于槽口处，可被第一相机310和第二相机320检测。该检测平面距离第一相机镜头311较远，而距离第二相机镜头331较近。第一相机310用于液晶屏500的横向检测区域502和纵向检测区域503的检测起点和检测终点的定位识别，第一相机310采用常规工业相机，其焦距较长，具有较长的景深，经设定后，不用调节，即可清晰地采集处于检测平面上的某一区域的图像，由于第一相机和。第二相机320采用线扫相机，能够扫描液晶屏500的横向检测区域502或纵向检测区域503，以获得连续的图像并拼接成检测图片，第二相机320和第一相机310在水平方向上保持相对固定，沿水平方向同步移动，第二相机320为微距拍摄，景深很短，同时，检测图片是通过第二相机320的连续图像采集拼接而成，为防止检测图片的畸变，需要实现定距图像采集，即需要使第二相机320和检测平面之间的拍摄距离保持近似恒定，拍摄距离的偏移值不超过设定阈值hΔ，在本实施例中，阈值hΔ的设定范围为30微米至100微米。为精确测量第二相机320的镜头和检测平面的拍摄距离，配置了激光测距组件400，通过调节激光测距组件400和第二相机320的上下相对关系，使得第二相机320在对焦完成时，激光位移传感器430的发光器发出的激光能被受光器检测，并处于受光器的中部。此时将激光位移传感器430和第二相机320保持同步，即激光位移传感器430和第二相机320二者相对固定，从而相对检测平面的距离是同步变化的，则激光位移传感器430检测到的位移量即第二相机320和检测平面之间的拍摄距离的偏移量。

本实用新型的自动光学检测装置，将用于定位的第一相机和用于检测第二相机同向设置并集成于一个相机组件中，简化了产品结构，便于调试和维护；通过一个维度的扫描方式即可完成液晶屏横向检测区域502或纵向检测区域503的检测图片的采集，简化了液晶屏的台阶电极区域的光学检测装置的产品结构和控制要求，并大大提高了检测效率。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动光学检测装置，其特征在于：包括第一滑动机构、第一支架和相机组件，

所述第一滑动机构水平设置；

所述第一支架沿水平方向移动安装在所述第一滑动机构上；

所述相机组件沿上下方向移动安装在所述第一支架上；

所述相机组件包括第一相机、第二相机、激光测距组件和第二支架，所述第一相机和第二相机固定安装在第二支架上，所述第一相机和第二相机的镜头向上设置；所述第二相机是线扫相机；

所述激光测距组件安装在第二支架上，所述激光测距组件包括激光位移传感器，在第二相机进行线扫检测时，所述激光位移传感器相对第二相机固定，用于检测所述第二相机的镜头和检测平面的距离的偏移量；

所述检测平面存在于相机组件的上方，所述检测平面用于放置待测物。

2.如权利要求1所述的自动光学检测装置，其特征在于：所述第一滑动机构是直线电机；所述直线电机包括第一底座和相对第一底座滑动的第一滑块，所述第一支架和所述第一滑块固定连接。

3.如权利要求1所述的自动光学检测装置，其特征在于：还包括竖向设置的第二滑动机构，所述第二滑动机构用于所述相机组件和第一支架的移动连接，所述第二滑动机构为丝杆传动机构，所述丝杆传动机构包括第二底座和第二滑块，所述第二底座固定在第一支架上，所述第二滑块固定在相机组件的第二支架上。

4.如权利要求3所述的自动光学检测装置，其特征在于：还包括竖向设置的第三滑动机构，所述第三滑动机构用于所述相机组件和第一支架的移动连接，所述第三滑动机构为滑轨机构，所述滑轨机构包括滑动连接的第三滑块和滑轨，所述滑轨设置在第一支架上，所述第三滑块设置在第二支架上，所述第三滑动机构和所述第二滑动机构平行设置。

5.如权利要求4所述的自动光学检测装置，其特征在于：所述激光测距组件和第二支架通过第四滑动机构移动连接，所述第四滑动机构为丝杆传动机构,沿上下方向设置。

6.如权利要求5所述的自动光学检测装置，其特征在于：所述第四滑动机构包括第四底座和第四滑块，所述第四滑块固定在第二支架上，所述第四底座固定在激光测距组件上。

7.如权利要求1所述的自动光学检测装置，其特征在于：所述激光位移传感器包括发光器和受光器，所述发光器和受光器分设在所述第二相机镜头的两侧。

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