機器視覺精確檢測系統(tǒng)

1、LCD 機器視覺精確檢測系統(tǒng) Philips移動顯示系統(tǒng)公司上海分公司 李春森 隨著通信事業(yè)的蓬勃發(fā)展，移動電話的使用越來越普遍。作為移動電話的核心部件之一的液晶顯示器，正向大屏幕多點及彩色方向發(fā)展。由于液晶顯示的分辨率不斷上升，對其進(jìn)行人工檢測的難度也越來越大，采用機器視覺的液晶顯示檢測系統(tǒng)就成為必然之選。以下介紹一種液晶顯示器的機器視覺檢測系統(tǒng)Lxy。 圖1 Lxy系統(tǒng)組成 圖2 圖像處理流程 圖3 定位模板圖 圖4 左鏡頭左模板 Lxy 系統(tǒng)組成及檢測方法 Lxy系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。 本系統(tǒng)采用NI公司的高速圖像采集卡PCI1408,該采集卡支持多路圖像采集，并且采用雙鏡頭輸入以提

2、高系統(tǒng)的分辨率。該系統(tǒng)采用背光照明，光度可調(diào)。視覺LCD圖像經(jīng)由CCD攝影頭再經(jīng)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像輸入計算機，經(jīng)處理后判定性能是否合格。 本系統(tǒng)的檢測方法是采用預(yù)先經(jīng)自學(xué)習(xí)產(chǎn)生的一系列標(biāo)準(zhǔn)圖像與采集的相應(yīng)圖像相減并轉(zhuǎn)換成為二值圖的方式，在經(jīng)一系列的分析處理之后，得到檢測的結(jié)果并判斷產(chǎn)品的好壞。其流程如圖2所示。 圖像處理及圖像分析原理 系統(tǒng)照明 無論進(jìn)行圖像處理還是圖像分析，照明條件都是最重要的外部條件。對于機器視覺而言，可控和穩(wěn)定的光源是使檢測可靠并突出檢測目標(biāo)的最重要的手段之一。對于 LCD生產(chǎn)公司而言，不僅檢測系統(tǒng)的檢測精度很重要，檢測的時間也是衡量一個機器視覺檢測系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)。如

3、果照明系統(tǒng)不夠均勻穩(wěn)定，勢必造成重測率的上升。在Lxy系統(tǒng)中，采用FOSTEC可調(diào)式光源20750.2，并經(jīng)光纖將光線引至磨砂燈板，作為均勻并可調(diào)的背光，在實踐中取得了很好的效果。 系統(tǒng)采集圖像位置調(diào)整 由于操作人員的擺放每次不同，并且由于采用雙鏡頭提高系統(tǒng)的分辨率，所以采集圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間必然有位置上的差異，因此需要采用位置調(diào)整的算法。 為定位需要，經(jīng)Philips的LCD驅(qū)動電路產(chǎn)生定位用模板圖，如圖所示。在液晶顯示矩陣的四角各有四個定位用方形小塊作為模板識別用的標(biāo)準(zhǔn)模板。在每個鏡頭 的標(biāo)準(zhǔn)圖像中，在自學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)圖像的時候，會自動將工程師定義的每個鏡頭的左右兩個模板的圖像及其坐標(biāo)保存下來(

4、如圖4，框內(nèi)部分)。在檢測產(chǎn)品時，首先產(chǎn)生圖3所示的圖形模板，由于labVIEW的IMAQ圖像處理軟件具有功能強大的模板識別功能，其在目標(biāo)圖像上搜尋圖形模板的坐標(biāo)精度非常高，所以本系統(tǒng)利用保存在硬盤中的模板在采集圖像上進(jìn)行模板識別，然后將找到的模板坐標(biāo)與保存在硬盤上的標(biāo)準(zhǔn)圖像上相應(yīng)模板的坐標(biāo)進(jìn)行比較，就可以確定采集圖像的位移和旋轉(zhuǎn)量。然后將標(biāo)準(zhǔn)圖像作相應(yīng)位移和旋轉(zhuǎn)，再進(jìn)行圖像相減。 二值圖像的處理 在進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)圖像的位置調(diào)整后，與采集圖像相減得到一系列差異圖像。但由于照明，產(chǎn)品差異，及對位精確度等原因，在每個差異圖像上還需進(jìn)一步處理方可得到正確的問題點。問題點的得出與三個因素有關(guān)，分別是LCD

5、顯示矩陣的行列邊緣引起的對位問題，LCD透射反射膜引起的背景噪聲，以及照明引起的圖像整體灰度平移。所以在得到差異圖像之后，還必須對這三個因素進(jìn)行處理。采用IMAQ圖像處理軟件中的關(guān)于圖像過濾的功能來過濾差異圖像，以去除邊緣帶來的對位問題；對采集圖像增加一個背景系數(shù)以減小噪聲的影響；對采集圖像整體增加一灰度閥值以消除照明引起的灰度偏移，這樣就可將問題點都提取出來了。 產(chǎn)品差異的調(diào)整 在LCD的生產(chǎn)過程中，或多或少總存在產(chǎn)品的差異。由于機器視覺系統(tǒng)無法區(qū)分這些差別，就必須預(yù)先對采集的圖像作預(yù)調(diào)整，以盡可能的減小產(chǎn)品差異對檢測的影響。本系統(tǒng)采用灰度整體拉伸的方法調(diào)節(jié)，因為對于單色LCD而言，總歸只有

6、黑白兩種顏色。對應(yīng)灰度直方圖則必有兩個峰值，分別為亮度大的峰值和亮度小的峰值。 在程序中將此灰度直方圖的兩個峰值找出來，將較高的一個作為調(diào)整的基點，與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值( 如灰度200)相除，得到的商為灰度拉伸的放大倍數(shù)。然后利用labVIEW中關(guān)于圖像相乘的子模塊，將此倍數(shù)乘采集圖像所有點的灰度得到灰度拉伸之后的采集圖像。這樣處理后產(chǎn)品差異造成的影響就最大程度地得到減小。 結(jié)語 由于LCD產(chǎn)品科技附加值大，客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量就有很高的要求。以往人工檢測存在人為的因素會導(dǎo)致誤判和漏判。經(jīng)采用帶有人工智能的機器視覺檢測系統(tǒng) Lxy后，基本排除了人為因素造成的檢測問題，使客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的信心，對競爭激烈的LCD行業(yè)而言有著非同尋常的意義。 而在此就不能不提及NI公司的labVIE