一種觸摸屏玻璃表面瑕疵在線自動化檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機器視覺檢測領(lǐng)域，涉及一種觸摸屏玻璃表面瑕疵在線自動化檢測系 統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 觸摸屏玻璃元件在國民經(jīng)濟各生產(chǎn)領(lǐng)域、在日常工作和民眾生活中的使用非常廣 泛，典型的如顯示屏、手機面板、ipad、各種工業(yè)及家用玻璃面板等。當(dāng)觸摸屏玻璃元件面板 表面存在劃痕、崩邊等瑕疵時，將大大影響該產(chǎn)品的功能性質(zhì)量指標(biāo)及美觀度，因此有必要 對觸摸屏玻璃元件表面的瑕疵進(jìn)行定量的自動化在線檢測過程，以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中的流水 線作業(yè)，對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級非常重要。
[0003] 傳統(tǒng)的針對觸摸屏玻璃元件的檢測方法主要是目視法，工人將觸摸屏玻璃元件表 面置于強光照射下，利用目視法觀察元件表面瑕疵產(chǎn)生的散射光，并與標(biāo)準(zhǔn)刻線卡進(jìn)行比 對，從而確定瑕疵的尺度。目視法受所檢測人的熟練程度影響較大，主觀性較強，而且長期 的檢測會造成人眼疲勞，造成瑕疵的誤判及漏檢。同時目視法檢測速度較慢，漏檢率較高， 可靠性差，沒有辦法實現(xiàn)整個生產(chǎn)流程的流水線檢測。還需要招聘大批的工人并需要培訓(xùn)， 勞動成本高，有悖于國家將勞動密集型產(chǎn)業(yè)向科技創(chuàng)新型發(fā)展的國策。所以目前各生產(chǎn)觸 摸屏玻璃元件供應(yīng)商迫切需要觸摸屏玻璃表面瑕疵在線自動化檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型 升級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，為解決觸摸屏玻璃表面瑕疵在線的自動化 檢測，提供一種觸摸屏玻璃表面瑕疵在線自動化檢測系統(tǒng)及方法。本發(fā)面采用如下方案。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明包括傳動部分、成像部分和篩選部分;傳動部分用于將觸摸屏玻璃傳送至 成像部分;成像部分用于檢測觸摸屏玻璃表面是否存在瑕疵;篩選部分用于剔除存在瑕疵 的觸摸屏玻璃。
[0007]傳動部分包括三個傳動單元，且三個傳動單元固定連接在底部固定板;每個傳動 單元包括底部固定板、伺服電機、傳動軸、磁性傳動齒輪主動輪、磁性傳動齒輪從動輪、從動 軸；
[0008]伺服電機固定在底部固定板上，其輸出軸通過彈性聯(lián)軸器與傳動軸的一端相連 接，傳動軸的另一端與相鄰的傳動單元用軸承座固定在底部固定板;傳動軸上等距間隔設(shè) 置有多個磁性傳動齒輪主動輪，每個磁性傳動齒輪主動輪上對應(yīng)設(shè)置有磁性傳動齒輪從動 輪;磁性傳動齒輪從動輪與從動軸的一端剛性連接，從動軸的另一端通過軸承座固定在底 部固定板，從動軸上等距間隔設(shè)置有多個固定連接的彈性橡膠圈，彈性橡膠圈用于放置和 傳輸被檢觸摸屏玻璃元件，依靠彈性橡膠圈與被檢觸摸屏玻璃元件之間接觸的摩擦力，驅(qū) 動被檢觸摸屏玻璃元件平動;所述的磁性傳動齒輪主動輪與磁性傳動齒輪從動輪構(gòu)成一對 直角傳動副，功能等同于直角齒輪傳動，能實現(xiàn)垂直方向的同步傳動，而磁性傳動齒輪從動 輪的轉(zhuǎn)動便驅(qū)動從動軸轉(zhuǎn)動。
[0009]成像部分設(shè)置在中間傳動單元上;成像部分包括兩個LED線光源和、線陣相機、光 源夾持塊、光源調(diào)整轉(zhuǎn)軸;兩個LED線光源和上的兩端分別裝有光源夾持塊，兩端的光源夾 持塊通過抱緊方式固定于光源調(diào)整轉(zhuǎn)軸上，光源調(diào)整轉(zhuǎn)軸固定于外部支架，從而實現(xiàn)了 LED 線光源和LED線光源繞光源調(diào)整轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，便于線性照明角度的調(diào)整，以保證理想原始觸 摸屏瑕疵灰度圖像的獲得；線陣相機設(shè)置在兩個LED線光源和正上方，與外部支架活動連 接，用于捕捉被檢觸摸屏玻璃元件表面瑕疵位置激發(fā)的散射光；
[0010]當(dāng)被檢觸摸屏玻璃元件隨傳動部分平動時，利用成像部分對被檢觸摸屏玻璃元件 表面的瑕疵成像，成像過程可描述為:利用LED線光源1、LED線光源2產(chǎn)生的斜入射線光源照 射被檢觸摸屏玻璃元件表面，利用線陣相機捕捉被檢觸摸屏玻璃元件表面瑕疵位置激發(fā)的 散射光，得到原始觸摸屏瑕疵灰度圖像，然后通過圖像處理模塊對原始觸摸屏瑕疵灰度圖 像進(jìn)行圖像處理，具體的對采集到的原始觸摸屏瑕疵灰度圖像進(jìn)行圖像校正、區(qū)域分割、瑕 疵提取及標(biāo)記瑕疵位置信息等圖像處理過程，得到瑕疵評判結(jié)果。
[0011]篩選部分設(shè)置在最后傳動單元上，且底部固定在底部固定板，篩選部分包括同步 帶驅(qū)動X向平移導(dǎo)軌、Z向平移導(dǎo)軌、真空吸盤、平帶傳輸機構(gòu);真空吸盤固定在Z向平移導(dǎo)軌 上，能夠沿著Z向平移導(dǎo)軌上下移動；Z向平移導(dǎo)軌固定在同步帶驅(qū)動X向平移導(dǎo)軌上，能夠 沿著同步帶驅(qū)動X向平移導(dǎo)軌左右移動；同步帶驅(qū)動X向平移導(dǎo)軌固定在底部固定板上，且 位于最后傳動單元上方;平帶傳輸機構(gòu)位于最后傳動單元一側(cè)，且與底部固定板固定連接。
[0012] 經(jīng)過成像單元評判后，合格觸摸屏玻璃元件隨最后傳動單元平動進(jìn)入下一工序； 對于不合格觸摸屏玻璃元件，將進(jìn)行篩選，首先利用真空吸盤產(chǎn)生的負(fù)壓吸住不合格觸摸 屏玻璃元件后，不合格觸摸屏玻璃元件隨Z向平移導(dǎo)軌向上平動，再利用同步帶驅(qū)動X向平 移導(dǎo)軌做水平方向的平動，移動至平帶傳輸機構(gòu)處，此時驅(qū)動Z向平移導(dǎo)軌向下平動，并利 用真空吸盤釋放負(fù)壓，將不合格觸摸屏玻璃元件放置至平帶傳輸機構(gòu)上，完成不合格元件 的篩選過程。
[0013] 該系統(tǒng)采用的圖像處理方法包括：圖像校正、區(qū)域分割、瑕疵提取及標(biāo)記瑕疵位置 信息；圖像校正是指采用圖像變換算法，校正由于被檢觸摸屏玻璃元件的隨機性放置而導(dǎo) 致采集到的原始觸摸屏瑕疵灰度圖像傾斜的問題；區(qū)域分割是指對校正后得到的無傾斜的 觸摸屏瑕疵灰度圖像進(jìn)行區(qū)域分割;所述的瑕疵提取是對分割的每塊區(qū)域進(jìn)行瑕疵的提 取;所述的標(biāo)記瑕疵位置信息是指依據(jù)提取的特征位置信息及定標(biāo)曲線，將瑕疵位置標(biāo)記 在校正后的觸摸屏瑕疵灰度圖像上。
[0014] 圖像校正具體過程為:首先讀入原始觸摸屏瑕疵灰度圖像，對該圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平 移、錯切等變換，將原始觸摸屏瑕疵灰度圖像校正為無傾斜觸摸屏瑕疵灰度圖像，再對校正 后圖像進(jìn)行裁剪，使校正后圖像中僅包含當(dāng)前待檢測的觸摸屏灰度圖像;圖像校正后，進(jìn)行 區(qū)域分割，分割出手機邊框區(qū)域、聽筒孔區(qū)域、IR孔區(qū)域、觸摸區(qū)域及印刷區(qū)域。根據(jù)不同區(qū) 域中含有的不同瑕疵種類，以及不同瑕疵之間的幾何特征差異，在不同的區(qū)域中分別進(jìn)行 瑕疵的特征提取與瑕疵分類;區(qū)域分割后分別對各區(qū)域進(jìn)行特征提取，具體包括如下步驟：
[0015] 步驟(1)對分割出的手機邊框區(qū)域，首先進(jìn)行濾波、二值化處理以及腐蝕膨脹操作 后，提取該區(qū)域位置上存在的崩邊、倒邊以及邊漏等瑕疵的像素值，利用定標(biāo)曲線，將提取 到的像素值轉(zhuǎn)換為實際尺寸，得到崩邊、倒邊、漏邊等瑕疵的實際尺寸；
[0016] 步驟(2)對分割出的聽筒孔區(qū)域，首先通過建立標(biāo)準(zhǔn)聽筒區(qū)域的理想模板圖像，然 后通過與分割后的觸摸屏瑕疵灰度圖像中該區(qū)域的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，再進(jìn)行差分算法計算出 該區(qū)域中存在的孔倒瑕疵像素尺寸，再利用定標(biāo)曲線，將提取到的像素尺寸轉(zhuǎn)換為實際尺 寸；
[0017] 步驟(3)通過二值化以及邊緣檢測算法提取出聽筒孔區(qū)域中聽筒孔的邊界信息， 根據(jù)邊界信息中邊緣的平滑程度判斷出當(dāng)前是否存在孔崩瑕疵，并計算得到孔崩瑕疵的像 素值大小，最后利用定標(biāo)曲線，將像素值轉(zhuǎn)換為實際尺寸值，得到孔崩瑕疵的實際尺寸；
[0018] 步驟(4)針對分割出的IR孔區(qū)域，通過形態(tài)學(xué)操作將背景信息剔除，進(jìn)一步采用二 值化、特征提取將該區(qū)域中的點狀瑕疵信息提取出來，得到晶點瑕疵的像素尺寸，再利用定 標(biāo)曲線，將像素尺寸轉(zhuǎn)換為實際尺寸，得到晶點瑕疵的實際尺寸；
[0019] 步驟(5)針對分割出的觸摸區(qū)域，采用二值化、特征提取，提取出當(dāng)前區(qū)域中瑕疵 的幾何特征，并利用定標(biāo)曲線得到實際幾何特征尺寸，包括面積、長度和寬度;根據(jù)提取的 瑕疵的幾何特征，建立不同瑕疵的分類器，用于檢測并分類劃傷、凹坑、水漬、污漬等瑕疵；
[0020] 步驟(6)針對分割出的印刷區(qū)域，通過采用不同的二值化灰度閾值提取出當(dāng)前區(qū) 域中存在的異色瑕疵、透光瑕疵、針漏瑕疵和劃傷瑕疵。
[0021 ]針對流水線超大行程檢測需求，在傳動部分設(shè)計多個傳動單元，傳動部分包括底 部固定板、大功率伺服電機、減速機和三個傳動單元;三個傳動單元包括一級傳動單元、二 級傳動單元和三級傳動單元;大功率伺服電機的輸出軸與減速機相連接，減速機通過聯(lián)軸 器與一級傳動單元相連接，每級傳動單元與底部固定板固定連接;一級傳動單元與二級傳 動單元的連接，二級傳動單元與三級傳動單元均通過同步帶的方式進(jìn)行動力傳動連接；
[0022] 所述的多級傳動單元，每級傳動單元包括、傳動軸、磁性傳動齒輪主動輪、磁性傳 動齒輪從動輪、從動軸、主動同步帶輪、同步帶、從動同步帶輪和主動軸;傳動軸的兩端通過 軸承座固定在底部固定板上;傳動軸上等距間隔設(shè)置有多個磁性傳動齒輪主動輪，每個磁 性傳動齒輪主動輪上對應(yīng)設(shè)置有磁性傳動齒輪從動輪;磁性傳動齒輪從動輪與從動軸的一 端剛性連接，從動軸的另一端通過軸承座固定在底部固定板，從動軸上等距間隔設(shè)置有多 個固定連接的彈性橡膠圈，彈性橡膠圈用于放置和傳輸被檢觸摸屏玻璃元件；
[0023] 減速機通過聯(lián)軸器與一級傳動單元的一級主動軸的一端相連接，同時一級主動軸 的該端固定有一級主動同步帶輪;一級同步帶將一級從動同步帶輪和一級主動同步帶輪連 接，一級從動同步帶輪設(shè)置在傳動軸中間位置;一級主動軸的另一端與一級傳動同步帶輪 相連接，一級傳動同步帶輪和二級主動同步帶輪通過