機(jī)器視覺精確檢測(cè)系統(tǒng)

1、LCD 機(jī)器視覺精確檢測(cè)系統(tǒng) Philips移動(dòng)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(dòng)電話的使用越來越普遍。作為移動(dòng)電話的核心部件之一的液晶顯示器，正向大屏幕多點(diǎn)及彩色方向發(fā)展。由于液晶顯示的分辨率不斷上升，對(duì)其進(jìn)行人工檢測(cè)的難度也越來越大，采用機(jī)器視覺的液晶顯示檢測(cè)系統(tǒng)就成為必然之選。以下介紹一種液晶顯示器的機(jī)器視覺檢測(cè)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(cè)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(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后判定性能是否合格。 本系統(tǒng)的檢測(cè)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(cè)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(duì)于機(jī)器視覺而言，可控和穩(wěn)定的光源是使檢測(cè)可靠并突出檢測(cè)目標(biāo)的最重要的手段之一。對(duì)于 LCD生產(chǎn)公司而言，不僅檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度很重要，檢測(cè)的時(shí)間也是衡量一個(gè)機(jī)器視覺檢測(cè)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(shì)必造成重測(cè)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(shí)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(dòng)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(gè)定位用方形小塊作為模板識(shí)別用的標(biāo)準(zhǔn)模板。在每個(gè)鏡頭 的標(biāo)準(zhǔn)圖像中，在自學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)圖像的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)將工程師定義的每個(gè)鏡頭的左右兩個(gè)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(cè)產(chǎn)品時(shí)，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(qiáng)大的模板識(shí)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(shí)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(duì)位精確度等原因，在每個(gè)差異圖像上還需進(jìn)一步處理方可得到正確的問題點(diǎn)。問題點(diǎn)的得出與三個(gè)因素有關(guān)，分別是LCD

5、顯示矩陣的行列邊緣引起的對(duì)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(duì)這三個(gè)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(duì)位問題；對(duì)采集圖像增加一個(gè)背景系數(shù)以減小噪聲的影響；對(duì)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(diǎn)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(jī)器視覺系統(tǒng)無法區(qū)分這些差別，就必須預(yù)先對(duì)采集的圖像作預(yù)調(diào)整，以盡可能的減小產(chǎn)品差異對(duì)檢測(cè)的影響。本系統(tǒng)采用灰度整體拉伸的方法調(diào)節(jié)，因?yàn)閷?duì)于單色LCD而言，總歸只有

6、黑白兩種顏色。對(duì)應(yīng)灰度直方圖則必有兩個(gè)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(gè)峰值找出來，將較高的一個(gè)作為調(diào)整的基點(diǎn)，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(diǎn)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(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量就有很高的要求。以往人工檢測(cè)存在人為的因素會(huì)導(dǎo)致誤判和漏判。經(jīng)采用帶有人工智能的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng) Lxy后，基本排除了人為因素造成的檢測(cè)問題，使客戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的信心，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)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