CN109142378A - 一种显示材料外观缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种显示材料外观缺陷检测装置，包括线扫相机，工控机，数据中心，分光镜，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，暗场光源和灰场光源；线扫相机，工控机和数据中心依次连接；线扫相机的下方设有镜头，分光镜和第一反射镜依次设于镜头的下方；第二反射镜用于将暗场光源发出的光反射至分光镜上；第三反光镜用于将灰场光源发出的光反射至第一反光镜上。本申请在两个检测位置分时复用同一个镜头、线扫相机、工控机和数据中心，减少镜头等硬件的数量，提高镜头、相机的利用率，降低成本。本申请使用灰场成像模式，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
Description
技术领域
本申请涉及光学检测技术领域，特别涉及一种显示材料外观缺陷检测装置。
背景技术
随着显示终端的普及与更新换代，以及用户品位不断提升，对显示材料的外观质量提出了更高的要求。在显示材料的制作过程中，经常会出现诸如凸起，缺失等各种缺陷，影响显示材料的平整度或光学品质。因此，需要对显示材料外观进行严格检测。
目前大部分显示材料外观检测采用人工检测方式，效率低、标准不统一。一部分显示材料制造商虽然采用了自动光学检测(Auto Optical Inspection，AOI)检测方式，但由于对显示材料外观缺陷的光学特性缺乏深度研究，致使检测方案不合理，覆盖的缺陷种类不全面，漏检率高；或者为了提高缺陷种类覆盖率，虽采用了多个工站，但每个工站各有一套镜头、相机等视觉硬件，提高了AOI设备的复杂度和成本，降低了可靠性。
发明内容
本申请的目的在于提供一种显示材料外观缺陷检测装置，以解决现有显示材料检测技术漏检率高和成本高的问题。
根据本申请的实施例，提供了一种显示材料外观缺陷检测装置，包括：线扫相机，工控机，数据中心，分光镜，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，暗场光源和灰场光源；
所述线扫相机，所述工控机和所述数据中心依次连接；
所述线扫相机的下方设有镜头，所述分光镜和所述第一反射镜依次设于所述镜头的下方；
所述第二反射镜用于将所述暗场光源发出的光反射至所述分光镜上；
所述第三反光镜用于将所述灰场光源发出的光反射至所述第一反光镜上。
进一步地，所述暗场光源包括低相干度线激光或LED颗粒组成的一列光源，以及，椭圆柱面。
进一步地，所述灰场光源包括若干列LED颗粒，所述LED颗粒的半强度发散角为5-10°。
进一步地，所述装置还包括传送机构和载物台，所述传送机构设于所述第一反射镜，所述第二反射镜和所述第三反射镜的下方，所述载物台设于所述传送机构的上方。
进一步地，所述装置还包括旋转机构，所述载物台与所述传送机构通过所述旋转机构连接。
可选地，所述传送机构包括导轨或直线电机。
可选地，所述旋转机构包括电动旋转台。
可选地，所述工控机内设有高速图像采集卡。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种显示材料外观缺陷检测装置，包括：线扫相机，工控机，数据中心，分光镜，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，暗场光源和灰场光源；所述线扫相机，所述工控机和所述数据中心依次连接；所述线扫相机的下方设有镜头，所述分光镜和所述第一反射镜依次设于所述镜头的下方；所述第二反射镜用于将所述暗场光源发出的光反射至所述分光镜上；所述第三反光镜用于将所述灰场光源发出的光反射至所述第一反光镜上。本申请在两个检测位置分时复用同一个镜头、线扫相机、工控机和数据中心，减少了镜头、线扫相机等硬件的数量，提高了镜头、线扫相机的利用率，降低了成本。本申请提供的装置使用了暗场成像模式，检测划痕、异物等缺陷，同时，使用了灰场成像模式，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低了这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本申请实施例示出的显示材料外观缺陷成像模式的示意图；
图2为根据本申请实施例示出的一种显示材料外观缺陷检测装置的结构示意图；
图3为根据本申请实施例示出的长条状缺陷容易成像的角度范围和不易成像的角度范围的示意图。
图示说明：
其中，1-线扫相机，2-工控机，3-数据中心，4-分光镜，5-第一反射镜，6-第二反射镜，7-第三反射镜，8-暗场光源，9-灰场光源，10-镜头，11-传送机构，12-旋转机构，13-载物台，14-被测物。
具体实施方式
参阅图1，显示材料外观缺陷成像模式分为3种：明场、灰场和暗场。
明场成像模式下，光源由发出、经被检显示材料反射后的背景光可以完全填充镜头的孔径光阑；经缺陷散射/反射后的信号光也可以完全填充镜头的孔径光阑，二者无法分离。灰场成像模式下，光源发出、经被检显示材料反射后的背景光可以部分填充镜头的孔径光阑；经缺陷散射/反射后的信号光完全填充镜头的孔径光阑，二者部分分离。暗场成像模式下，光源发出、经被检显示材料反射后的背景光不能填充镜头的孔径光阑；经缺陷散射/反射后的信号光完全填充镜头的孔径光阑，二者完全分离。
实现明场、灰场、暗场成像模式的方法多种多样，最简单的办法是绕镜头光轴与被检物体的焦线A旋转光源或沿水平方向平移光源，图1就是通过旋转光源实现从明场、灰场和暗场的过渡。
理论分析和实验(本公司内部进行的，未见于公开材料)表明：缺陷成像对比度最高的模式是灰场和暗场，并且这两种场可以覆盖绝大部分缺陷。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一反射镜”和“第二反射镜”为两个不同的反射镜。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在本申请的描述中需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参阅图2，本申请实施例提供一种显示材料外观缺陷检测装置，包括：线扫相机1，工控机2，数据中心3，分光镜4，第一反射镜5，第二反射镜6，第三反射镜7，暗场光源8和灰场光源9；
所述线扫相机1，所述工控机2和所述数据中心3依次连接；
线扫相机1拍照时通过机械运动，形成相对运动，得到想要的图像。线扫相机1在对高速运动物体进行拍摄的时候所需要实现的smear输出并不需要通过附加额外的快门，所以线扫相机1具有很高的数据传输速率，更好地满足现在工业上生产上的流水线对物体测量、监控和检测的需求。线扫相机1可以拥有多个K单位像素，分辨率高，适用于高精度检测测量应用。线扫相机1动态范围大，灵敏度高。
线扫相机1可以在被测物14在连续运行时候的对画面进行实时的采集，将采集到的图像，通过图像采集卡传送到工控机2，然后工控机2对图像进行处理。
所述线扫相机1的下方设有镜头10，所述分光镜4和所述第一反射镜5依次设于所述镜头10的下方；
所述第二反射镜6用于将所述暗场光源8发出的光反射至所述分光镜4上；
所述第三反光镜7用于将所述灰场光源9发出的光反射至所述第一反光镜5上。
第二反射镜6和所述第三反射镜7可设置在镜头10四周的任意方向。
可选地，所述第二反射镜6和所述第三反射镜7可以分别设于所述镜头10的两侧，拉大位置A与位置B的距离，被测物14可从位置A直线运输至位置B，检测外观缺陷更为方便。
可选地，所述第二反射镜6的中心与所述分光镜4的中心位于同一高度且镜面平行设置，便于将由位置A产生的信号光不遗漏地经第二反射镜6、分光镜4、镜头10到达线扫相机1成像。所述第三反光镜7的中心与所述第一反光镜5的中心位于同一高度且镜面平行设置。便于将由位置B产生的信号光不遗漏地经经第三反射镜7、第一反射镜5、分光镜4、镜头10到达线扫相机1成像。
需要说明的是，暗场光源8和灰场光源9的开始和关闭由光源控制器控制。
本申请提供的显示材料外观缺陷检测装置分为位置A和位置B两个检测工位；位置A是暗场成像模式，用于对在暗场条件下易成像的缺陷成像，例如划痕、异物、显示材料内部的脏污等缺陷；位置B是灰场成像模式，用于对在灰场条件下易成像的缺陷成像，例如凸起和凹陷；位置A和位置B分时复用同一个镜头、线扫相机、工控机和数据中心。
被测物运动到位置A时，开启暗场光源，当暗场缺陷运动到该检测位置将产生信号光，信号光先后经第二反射镜6、分光镜4、镜头10到达线扫相机1成像；由于是暗场成像模式，背景光无法进入镜头参与成像，因此图像背景很暗，但缺陷产生的信号光可以进入镜头到达线扫相机1的靶面，其图像灰度明显高于背景，因此很容易识别出缺陷。位置A获得的图像实时地传输至工控机2，缺陷检测工作在工控机2上完成，最后检测结果上传至数据中心3。
之后被测物运动至位置B，关闭暗场光源，开启灰场光源。当灰场缺陷运动到该检测位置将产生信号光，信号光先后经第三反射镜7、第一反射镜5、分光镜4、镜头10到达线扫相机1成像。由于是灰场成像模式，背景光部分填充镜头的孔径光阑，因此图像背景有一定灰度，灰场缺陷产生的信号可以进入镜头10到达线扫相机1的靶面，并且信号光往往在背景光的附近，其强度与背景光在同一量级，信号光与背景光叠加的结果使得灰场缺陷成像一部分明显高于背景，一部分明显低于背景，因此可以识别出灰场缺陷。位置B获得的图像也实时地传输至工控机2，缺陷检测工作在工控机2上完成，最后检测结果上传至数据中心3。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种显示材料外观缺陷检测装置，包括：包括：线扫相机1，工控机2，数据中心3，分光镜4，第一反射镜5，第二反射镜6，第三反射镜7，暗场光源8和灰场光源9；所述线扫相机1，所述工控机2和所述数据中心3依次连接；所述线扫相机1的下方设有镜头10，所述分光镜4和所述第一反射镜5依次设于所述镜头10的下方；所述第二反射镜6用于将所述暗场光源8发出的光反射至所述分光镜4上；所述第三反光镜7用于将所述灰场光源9发出的光反射至所述第一反光镜5上。本申请在两个检测位置分时复用同一个镜头10、线扫相机1、工控机2和数据中心3，减少了镜头10、线扫相机1等硬件的数量，提高了镜头10和线扫相机1等的利用率，降低了成本。本申请提供的装置使用了暗场成像模式，检测划痕、异物等缺陷，同时，使用了灰场成像模式，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低了这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
进一步地，所述暗场光源8包括低相干度线激光或LED颗粒组成的一列光源，以及，椭圆柱面。暗场光源8是低相干度线激光或LED颗粒组成的一列光源，经椭圆柱面的一部分反射后汇聚至目标观察线。本申请提供的暗场光源8产生的光的能量密度比较高，适用于高速线扫；二是照明到被测物14的角度比较丰富，从而可以兼容不同深度、宽度、材质的缺陷，扩大缺陷检测范围，降低漏检率。
进一步地，所述灰场光源9包括若干列LED颗粒，所述LED颗粒的半强度发散角为5-10°。灰场光源9是由若干列LED颗粒组成，每列均垂直纸面；每列包含若干LED颗粒，每个颗粒的半强度发散角小于特定值，一般为5～10°。本申请提供的灰场光源9中每列LED颗粒对应不同角度的照明光线，这些光线之间没有关联，有利于提高照明均匀性。半强度发散角小于特定值的LED颗粒有助于提高被被测物14表面的光能量密度，以适于线扫。本申请选用的灰场光源9，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低了这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
进一步地，所述装置还包括传送机构11和载物台13，所述传送机构11设于所述第一反射镜5，所述第二反射镜6和所述第三反射镜7的下方，所述载物台13设于所述传送机构11的上方。被测物14设于载物台13上，传送机构11带动载物台13由位置A向位置B移动，从而使被测物14先经过位置A，使用暗场成像模式，检测划痕、异物等缺陷，后经过位置B，使用灰场成像模式，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低了这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
进一步地，所述装置还包括旋转机构12，所述载物台13与所述传送机构11通过所述旋转机构12连接。被测物放置在载物台上；载物台安装在电动旋转台上，电动旋转台可以在0～180°范围内转动；电动旋转台安装在直线导轨上，在电机的驱动下可以沿导轨前后移动。针对长条状缺陷检测，被测物14由位置A到位置B检测缺陷完成后，离开位置B后，旋转90°，分别再次经过位置B、位置A成像。该路径的设计是为了解决长条形缺陷成像的方向选择性。所谓长条形缺陷成像的方向选择性是指，如果长条形缺陷的方向与运动方向(如图3中箭头所指)的夹角小于某个数值，将无法成像，该数值约为30°，30°<45°。因此将被检显示材料旋转90°再次经过位置B和位置A，旋转之前无法成像的长条状缺陷将会被成像，由于该数值<45°，因此旋转前后的检测可以覆盖所有长条状缺陷。
针对长条状缺陷，采用两次成像方案，被测物第二次成像相对于第一次成像旋转了90°，该方案基于如果长条形缺陷的方向与运动方向的夹角小于某个数值，将无法成像，该数值<45°，基于这一研究结果。该种成像方案可以覆盖所有方向的长条状缺陷成像，理论上没有遗漏。本申请可有效检测出长条状缺陷，扩大缺陷检测的种类，从而降低漏检率。
可选地，所述传送机构11包括导轨或直线电机。导轨是由金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。它可以省去大量中间传动机构，加快系统反映速度，提高系统精确度。
可选地，所述旋转机构12包括电动旋转台。电动旋转台具体为直接驱动旋转马达(DD马达)，又称力矩电机。与传统的电机不同，该电机的大力矩使其可以直接与运动装置连接，从而省去了诸如减速器，齿轮箱，皮带轮等连接机构，因此才会称其为直驱动电机。另外该电机都配置了高解析度的编码器，因此使该电机可以达到比普通伺服高一个等级的精度。并且采用直接连接方式，减少了由于机械结构产生的定位误差，使得工艺精度得以保证。以及减少了由于机械结构摩擦而产生尺寸方面的误差和使用时的噪音等方面降低了很多。
可选地，所述工控机2内设有高速图像采集卡。高速图像采集卡用于缓存和数据转移，用于把相机的数据缓存下来，写入硬盘。高速图像采集卡可提高工作效率。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种显示材料外观缺陷检测装置，包括：包括：线扫相机1，工控机2，数据中心3，分光镜4，第一反射镜5，第二反射镜6，第三反射镜7，暗场光源8和灰场光源9；所述线扫相机1，所述工控机2和所述数据中心3依次连接；所述线扫相机1的下方设有镜头10，所述分光镜4和所述第一反射镜5依次设于所述镜头10的下方；所述第二反射镜6用于将所述暗场光源8发出的光反射至所述分光镜4上；所述第三反光镜7用于将所述灰场光源9发出的光反射至所述第一反光镜5上。本申请在两个检测位置分时复用同一个镜头10、线扫相机1、工控机2和数据中心3，减少了镜头10、线扫相机1等硬件的数量，提高了镜头10和线扫相机1等的利用率，降低了成本。本申请提供的装置使用了暗场成像模式，检测划痕、异物等缺陷，同时，使用了灰场成像模式，使得原来不易成像的显示材料表面起伏等缺陷得以成像，降低了这类缺陷的漏检，从而降低漏检率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种显示材料外观缺陷检测装置，其特征在于，包括：线扫相机(1)，工控机(2)，数据中心(3)，分光镜(4)，第一反射镜(5)，第二反射镜(6)，第三反射镜(7)，暗场光源(8)和灰场光源(9)；
所述线扫相机(1)，所述工控机(2)和所述数据中心(3)依次连接；
所述线扫相机(1)的下方设有镜头(10)，所述分光镜(4)和所述第一反射镜(5)依次设于所述镜头(10)的下方；
所述第二反射镜(6)用于将所述暗场光源(8)发出的光反射至所述分光镜(4)上；
所述第三反光镜(7)用于将所述灰场光源(9)发出的光反射至所述第一反光镜(5)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述暗场光源(8)包括低相干度线激光或LED颗粒组成的一列光源，以及，椭圆柱面。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灰场光源(9)包括若干列LED颗粒，所述LED颗粒的半强度发散角为5-10°。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括传送机构(11)和载物台(13)，所述传送机构(11)设于所述第一反射镜(5)，所述第二反射镜(6)和所述第三反射镜(7)的下方，所述载物台(13)设于所述传送机构(11)的上方。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括旋转机构(12)，所述载物台(13)与所述传送机构(11)通过所述旋转机构(12)连接。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传送机构(11)包括导轨或直线电机。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旋转机构(12)包括电动旋转台。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工控机(2)内设有高速图像采集卡。
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Cited By (4)
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