LCD外观检测方案

一、检测项目概况

针对LCD屏幕的外观检测质量检测，替代原有人工检测方式。

图 1 设计检测整机示意图

如图1所示,采用线阵相机进行检查，人工将Panel屏架设到运动平台上，进行Panel点灯检测。

判断LCD屏是否有划伤、脏污、异物。

二、客户需求

检测最小缺陷尺寸：0.25mm²；  

        检测速度： 10-17秒/块

三、Panel点灯检测系统方案详细设计

针对Panel检测，采用线阵相机配合Panel点灯用控制器，扫描可以判断。不采用面阵相机进行往复扫描的原因就是因为，采用面阵相机进行往复扫面，要求整套机构必须为2维机械平台，这样才可以保证0.25mm的检测精度，无形之中增加了整套系统的设计复杂度，以及成本。

    前期采用离线式的分析设备，升级为在线检测设备十分方便，只需要在检测流水线上进行设备升级改造即可。

检测流程设计：

1、 将点灯电控装置安装在载物台上；

2、 将Panel水平放置在电控装置上，夹紧；

3、 开始检测：

a) 载物台正向移动，相机采集Panel

4、 采集结束后，载物台复位；

5、 检测软件：在移动的同时分析Panel质量情况；

6、 根据分析结果给出产品的Good、NG评判结果；

7、 操作员：根据结果进行分仓操作和复检操作；

3.1、硬件选型

根据方案设计，选择硬件型号如下：

1) 线阵相机： 一台 E2V 16K 高分辨率高感度线阵相机 

2) 相机镜头： 一个 SCHNEIDER高分辨率线阵相机专用镜头

3) 图像采集盒：一台Solios采集卡

4) 电控装置： 一套 KKIMAC,LED高亮度照明IDBA-LSR400

5) 运动平台： 定制

6) 高速PC： 一台 CPU-i73960X，MEMORY-8GB，HDD-1TB，

7) 显示器： 一台 WUXGA（1920，1200）用于各种缺陷确认

8) Touch Panel放置支架： 10块

由于客户需求要求最小的检测缺陷分辨率为0.25mm²,所以对于线阵相机而言就是水平和垂直的分辨率最小要满足：0.5 * 0.5mm：

垂直分辨率由运动脉冲编码器精度决定；

水平分辨率由相机的分辨率决定；

镜头：施耐德镜头 M95镜头组

安装物距需要根据液晶屏尺寸，分辨率变化时，需要更换镜头及调节机架位置；

光源：KKIMAC,LED高亮度照明IDBA-LSR400

3.2、软件操作流程

3.3、算法实现原理

  根据拍摄的颜色，以及缺陷种类划分：

黑点

异物

划伤

气泡

异物

Panel上感光膜分布不均与

算法原理如下：

四、可行性分析

本系统建立在原有对各种LCD屏、LED屏检测系统基础上，实施较快。

4.1检测精度

由于要求的最小缺陷的精度为0.25mm²，水平精度由相机的分辨精度决定，通过相机性能得到解决。垂直精度由运动平台精度决定，所以要求运动平台的步进精度达到＜0.025mm，才可以满足实际检测使用。方案中选择的运动平台为直线电机，运动精度可以保证0.025mm。

4.2检测速度

为了保证拍摄图像质量，运动速度与光源需要拍摄，才可以拍摄高质量图片，通过目前的测试分析，平台的运动速度保证在20mm/s，所以检测时间初步计算如下（以115.2mm×58.6mm的屏为例）：

Tg = 115.2mm / 20mm/s = 5.75s ；采集时间

    Tp = 2s ;

  Ttotal= 9 *（Tg + Tp） + t(上下料时间) ≈ 90；

平均检测每块Touch Panel需要的时间约为：90秒钟。

所以如果需要继续提升检测速度：就需要提升运动平台的速度、或者实现多块Panel平行检测。

目前这个分析是基于离线检测进行的，如果改为流水线检测，平均每块检测所花费的时间只需要减掉上下料时间10-15s；

满足系统要求的检测时间.

4.3机电平台要求

E2V 线阵相机配合的施耐德镜头为高分辨率镜头，所以其景深的范围不大，约3mm左右，所以运动平台的平整度必须小于正负1.5mm。

针对不同规格的Panel，需要进行检测，除了更换不同的电控装置之外，还需要根据需求调整物距，在离线检测中可以通过人工调节实现，在在线系统推荐采用电机自动调节。

同时在在线检测系统中，添加了设备分仓工作，根据检测结果进行分仓操作。目前的设计还是人工分仓，关于是否自动上下料以及全自动分仓设计，需要与最终客户沟通讨论确定。

4.4检测效率

目前采用的是离线检测方案，而由于系统采用的是线阵相机，升级到在线检测十分便捷。只需要确保在线检测机电平台的运动速度和平整度。

现有检测平台需要2名操作工人配合，上下料和复检操作。

升级到在线检测平台只需要1名操作工人进行复检操作即可。

4.5备注

注意事项：由于Panel检测的精度要求，所以检测环境要求为高清洁度的实验室，避免粉尘对检测结果的误判：建议采用10000级无尘实验室，或者更高的检测室。

五、软件及硬件系统的优势、特色

本系统软件设计：

l 操作管理简单化；客户只需要一站式操作，后续都不需要设置；

l 图像处理检测精度高；可以达到0.25mm²的测量精度；

l 软件集成了硬件检测功能，便于分析各种故障；

l 采用日志记录、与报警方式提醒操作人员，便于追溯问题，及时排查问题原因，快速回复生产；

硬件设计上：

l 采用数字控制光源，光源的调节完全有软件设置，避免了人工调节的误判性；

l 采用CL转千兆网总线，传输速度快，综合布线距离长、抗电磁干扰性好，满足复杂现场使用；

六、软件系统工作环境

软件可以运行在WinXP 32Bit、64Bit，Win7  32Bit、64Bit操作系统上；

七、硬件系统工作环境

硬件可以运行工作环境：

工作温度：0-50°；

工作湿度：≤90%；