ITO导电玻璃检测装置的检测方法与流程

本发明涉及视觉检测技术领域，特别涉及一种ito导电玻璃检测装置的检测方法。

背景技术：

氧化铟锡(ito，indiumtinoxides)膜加工制作成的ito导电玻璃是一种科技含量高的特种镀膜玻璃，也是电子工业的基础材料，主要用于生产液晶显示器件(lcd，liquidcrystaldisplay)。因液晶显示器体积小、重量轻、厚度薄、无辐射、电压低、节能环保，所以它是当今国际上最受重视和欢迎的显示器件，它在计算机、通讯、家电、仪器仪表、军工、轻工、医疗等国民经济的各个领域得到了广泛的应用，是目前电子工业中用途最广泛、发展最迅速的一类产品。随着液晶显示器行业的迅速发展和显示器件的最新换代，ito导电玻璃的市场需求量将大于液晶显示器行业的增长速度。

目前国内大批量的ito导电玻璃表面质量检测大部分是直接通过人眼进行观察和判断。大批量的ito导电玻璃产品检测往往需要大量的员工进行高重复性的工作。这种产品缺陷检测方式有许多不足之处，首先，人眼长时间工作在高光源下工作，极易疲劳，容易误判和漏判；其次，由于每个人对标准的认识程度和理解程度不同，主观判断的标准也不一样，难以量化，因此在检测过程中，没有统一的检测标准；最后，由于检测的工作量大、重复性高，对人眼的伤害严重。而且有些时候，如微小的尺寸要精确快速测量，形状匹配，颜色识别等，人们根本无法用肉眼连续稳定地进行，其他物理传感器也难于有用武之地。不仅效率较低，工作强度大，而且产品的附加值也比较低。

随着工业生产的迅速发展，如何快速有效进行生产检测越来越受到重视，而以往的人海战术因人工成本的猛增而不再受到青睐，因此新兴检测技术如机器视觉检测技术则得到推广。所谓机器视觉，就是给机器以视觉功能以代替人眼来进行测量、分析和判别，即通过工业相机(包含工业镜头，一般分为cmos和ccd两种)将被检测物体表面信息转换为图像信号，由图像处理系统(例如为工业pc及其所设置的图像采集卡)进行处理，得到被摄目标(被检测物体)的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，对这些信号进行各种运算来提取所需要的检测特征如面积、位置、长度、角度、数量、颜色等等，再和预设的判别依据比较，从而输出相应判别数据或结果。现有技术中机器视觉检测系统的硬件结构可以参考图1。机器视觉技术自诞生以来，就被应用在工业自动化控制中，以其非接触性、高速高精度和稳定性、高柔性、长效性以及高性价比等特点，成为一种优秀的检测技术。

一般来说，通过机器视觉检测技术对ito导电玻璃表面的图形(导电线路)进行检测时，现有的ito导电玻璃检测装置所采用的工业相机并不是一次成像的，而是扫描式，现有的工业相机镜头分为两种：一是线阵式，一次只拍一条线那么宽的图像，线阵的区域可能是2*0.0001的宽度，所以拍摄时间久，耗时、镜头贵，但是拍照质量较高；另一种是面阵式，一次拍一定面积，例如玻璃面积是20*50，面阵区域(即ito导电玻璃待检测表面的图形区域)是2*2的话，就要拍250次。虽然面阵式的镜头便宜，但是图像质量差，成像效果较低，不利于缺陷的查找，对质量产生影响，尤其是现有的机器视觉检测装置对于ito导电玻璃待检测表面的图形区域的定位较差，导致成像有偏差。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是现有技术中采用面阵相机的机器视觉检测装置对于ito导电玻璃表面图形区域的定位准确性较差。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种ito导电玻璃检测装置的检测方法，所述ito导电玻璃检测装置包括图像摄取单元、传动单元、控制单元和图像检测单元，所述控制单元与所述图像摄取单元和传动单元相连，所述图像检测单元与所述图像摄取单元相连；所述检测方法包括：

将所述图像摄取单元固定在ito导电玻璃待检测表面的相对位置，所述ito导电玻璃待检测表面包括一个以上连续的待拍摄图形区域，所述待拍摄图形区域的大小由所述图像摄取单元的拍摄范围确定；

所述传动单元在所述控制单元的控制下带动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元匀速移动，所述图像摄取单元的镜头与所述ito导电玻璃待检测表面之间保持平行；

当所述图像摄取单元接收到所述控制单元发出的触发信号时，启动对所述ito导电玻璃待检测表面当前与所述图像摄取单元的镜头正对的图形区域进行拍摄；所述控制单元根据所述触发信号的延迟时间、所述图像摄取单元的估计曝光时间以及移动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元使得下一个待拍摄的图形区域正对所述图像摄取单元的镜头所需时间确定所述触发信号的发送时机；

由所述图像检测单元对所述图像摄取单元所拍摄的图形区域图像进行检测并输出检测结果。

可选的，所述触发信号的延迟时间为脉冲信号上升沿10％时刻与开关信号上升沿10％时刻之间的时间差值。

可选的，若所述开关信号的上升沿10％时刻为td，所述脉冲信号的幅值为v，拟合斜线斜率为k1，则：

td＝-(1/k1)v。

可选的，所述图像摄取单元的响应使用高斯加权函数求解：

其中，zmid取低动态范围图像像素的中间值，k依低动态范围图像的个数取值。

可选的，所述图像摄取单元估计的曝光时间通过如下方式获得：

建立系统的极限误差数则所述图像摄取单元的曝光时间估计模型为

其中，teff为所述图像摄取单元的有效曝光时间,z为所述图像摄取单元的快门狭缝宽度，v为所述图像摄取单元的快门帘幕运动速度。

可选的，所述图像摄取单元的快门狭缝速度的误差与狭缝成线性关系，若比例为a1，则σv＝a1v。

可选的，在完成对当前与所述图像摄取单元的镜头正对的图形区域的拍摄后，移动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元使得下一个待拍摄的图形区域正对所述图像摄取单元的镜头所需的时间ttran通过如下方式计算：

其中，vt为所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元的移动速度，m为相邻的两个待拍摄图形区域中心之间的间距。

可选的，从所述触发信号产生到所述图像摄取单元完成对当前与所述图像摄取单元的镜头正对的图形区域的拍摄，以及移动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元使得下一个待拍摄的图形区域正对所述图像摄取单元的镜头，该过程所耗费的时间x与所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元的移动距离y之间具有以下非线性关系：

其中是x与y之间的关系系数。

可选的，所述图像摄取单元为面阵相机。

可选的，所述图像摄取单元为ccd相机或cmos相机。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下优点：

通过将ito导电玻璃检测装置的图像摄取单元固定在ito导电玻璃待检测表面的相对位置，在控制单元的控制下，由传动单元带动ito导电玻璃或图像摄取单元匀速移动，图像摄取单元根据控制单元发出的触发信号启动对所述ito导电玻璃待检测表面的图形区域进行拍摄，其中控制单元发出触发信号的时机根据以下多项因素综合确定：触发信号的延迟时间、图像摄取单元的估计曝光时间以及ito导电玻璃或图像摄取单元的移动时间，由此能够提高采用面阵相机的机器视觉检测装置对于ito导电玻璃待检测表面上图形区域的定位准确性。

附图说明

图1是现有技术中机器视觉检测系统的硬件结构示意图；

图2是本发明技术方案提供的ito导电玻璃检测装置的检测方法的流程示意图；

图3是本发明实施例的ito导电玻璃检测装置进行视觉检测的示意图；

图4是本发明其他实施例中ito导电玻璃检测装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，采用面阵相机的机器视觉检测装置对于ito导电玻璃表面待拍摄的图形区域的定位准确性较差，导致相机的成像存在偏差，从而影响检测结果的准确性。

对此，本申请发明人考虑到，现有技术中为了提高检测效率，待检测对象或者面阵相机是处于持续不断匀速移动过程中的，即检测过程中的图像采集一般是连续、不间断地进行的，这就要求对于相机拍摄的触发时机进行较为精确的自动控制，而现有技术通常仅仅考虑待检测对象或者面阵相机移动到预定拍摄位置所需的时间，却忽略了一些其他的关键因素，例如触发信号的延迟时间、相机的估计曝光时间等，综合考虑上述所有因素之后，通过拟合出拍摄ito导电玻璃待检测表面一个图形区域整个过程(即：从触发信号产生到相机完成对当前图形区域的拍摄，以及移动ito导电玻璃或相机使得下一个待拍摄的图形区域正对相机镜头)所耗费的时间x与ito导电玻璃或所述图像摄取单元的移动距离y之间的非线性关系，由此确定给相机发出触发信号的准确时机，从而能够提高采用面阵相机的机器视觉检测装置对于ito导电玻璃待检测表面上图形区域的定位准确性。

基于上述分析，本发明技术方案提供一种ito导电玻璃检测装置的检测方法；所述ito导电玻璃检测装置包括图像摄取单元、传动单元、控制单元和图像检测单元，所述控制单元与所述图像摄取单元和传动单元相连，所述图像检测单元与所述图像摄取单元相连；如图2所示，所述检测方法包括：

步骤s101，将所述图像摄取单元固定在ito导电玻璃待检测表面的相对位置，所述ito导电玻璃待检测表面包括一个以上连续的待拍摄图形区域，所述待拍摄图形区域的大小由所述图像摄取单元的拍摄范围确定；

步骤s102，所述传动单元在所述控制单元的控制下带动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元匀速移动，所述图像摄取单元的镜头与所述ito导电玻璃待检测表面之间保持平行；

步骤s103，当所述图像摄取单元接收到所述控制单元发出的触发信号时，启动对所述ito导电玻璃待检测表面当前与所述图像摄取单元的镜头正对的图形区域进行拍摄；所述控制单元根据所述触发信号的延迟时间、所述图像摄取单元的估计曝光时间以及移动所述ito导电玻璃或所述图像摄取单元使得下一个待拍摄的图形区域正对所述图像摄取单元的镜头所需时间确定所述触发信号的发送时机；

步骤s104，由所述图像检测单元对所述图像摄取单元所拍摄的图形区域图像进行检测并输出检测结果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

需要说明的是，在本实施例中，所述图像摄取单元具体为面阵相机，相机采用的感光元件可以是电荷耦合(ccd，charge-coupleddevice)感光元件，也可以是互补金属氧化物半导体(cmos，complementarymetaloxidesemiconductor)感光元件；所述传动单元具体可以是传送带，也可以是其他形式的传动机构(例如可以参阅本发明其他实施例的相关内容)；所述控制单元具体可以由一编码器实现，对于所述触发信号的发送以及传动单元的控制，通过向该编码器编制相关的程序予以实现。

如图3所示，当所述传动单元具体采用传送带作为传动机构时，可以将待检测的ito导电玻璃放置于该传送带上，ito导电玻璃的待检测表面朝上，所述待检测表面包含一个以上连续的待拍摄图形区域，该待拍摄图形区域的大小由面阵相机的拍摄范围确定，面阵相机则垂直固定在ito导电玻璃待检测表面的相对位置，以便对待检测表面的一个个连续的图形区域进行拍摄。

视觉检测开始后，控制单元控制传动单元运作，由传动单元带动ito导电玻璃如图3所示的箭头所指方向进行匀速移动，如此一个个连续的图形区域便会依次经过相机(图像摄取单元)镜头的正对位置，当有触发信号从控制单元处传来时，相机收到该触发信号，便启动拍照，再经过曝光完成拍照过程。

继续参阅图3，本实施例中，随着ito导电玻璃的移动，若其待检测表面的某个图形区域移动至相机(图像摄取单元)镜头的正对位置，相机接收到触发信号启动对该图形区域的拍摄，此时将该图形区域称为当前拍摄的图形区域，而与该图形区域相邻的区域则称为下一待拍摄的图形区域。

本实施例中，为了能够分析出拍摄ito导电玻璃待检测表面一个图形区域整个过程所耗费的时间x与ito导电玻璃或所述图像摄取单元的移动距离y之间的关系，则需要对触发信号的延迟时间、相机的估计曝光时间和ito导电玻璃移动到预定拍摄位置所需的时间进行预估，因为x包含了触发信号的延迟时间、相机的估计曝光时间和ito导电玻璃移动到预定拍摄位置所需的时间。

本实施例中，所述触发信号的延迟时间定义为脉冲信号上升沿10％时刻和开关信号di/dt上升沿10％时刻之间的时间差值。假设di/dt信号的上升沿10％时刻为td，脉冲幅值为v，拟合斜线斜率为k1，可得：

td＝-(1/k1)v(1)

对于相机的响应预测，可以使用高斯加权函数求解，如下公式(2)所示：

其中：zmid取低动态范围图像像素的中间值，默认可取128，k依低动态范围图像的个数取值，运用qr分解求解线性方程组。

对于相机曝光时间的估计，由快门的曝光原理可知，影响快门曝光精度的因素为快门帘幕运动的速度精度和狭缝宽度的尺寸精度。那么相机的有效曝光时间teff的表达式为：

其中，z表示狭缝宽度，v表示帘幕运动速度。

由于各个参量之间相互独立，可以如公式(4)建立系统的极限误差数：

则曝光时间估计模型为：

其中，狭缝速度的误差与狭缝成线性关系，设比例为a1，则σv＝a1v。

此外，若所述ito导电玻璃的移动速度为vt,，相邻的两个待拍摄图形区域的中心之间的间距为m，那么传送时间为：

基于上述对触发信号的延迟时间、相机的响应、相机的估计曝光时间和ito导电玻璃移动到预定拍摄位置所需的时间进行的各项预估，从触发信号产生到相机完成对当前图形区域的拍摄，以及移动ito导电玻璃使得下一个待拍摄的图形区域对准相机的镜头，这个过程所耗费的时间(x)和机构的运动距离(y)之间的关系可以通过拟合实现，本实施例中，x和y之间具有如公式(7)所示的非线性关系：

其中：是x和y之间的关系系数。

除了固定图像摄取单元，并以传送带的方式带动待检测的ito导电玻璃匀速移动的方式进行图像采集之外，在其他实施例中，还可以提供固定ito导电玻璃，并以传动机构带动相机匀速移动的方式进行图像采集。

如图4所示，所述ito导电玻璃检测装置包括相机1和安装在相机1前端的镜头2，所述相机竖直设置，所述相机1安装在机架上，所述机架上设有导轨，相机1的后端安装到导轨中，所述机架上还设有伺服电机(图中4未示出)，伺服电机驱动相机1在导轨中移动。

所述机架上还设有轨道皮带3，所述轨道皮带1的一端连接到相机1外壳上，轨道皮带3的另一端与安装在机架上的编码器4相连，所述编码器4向伺服电机发射信号，控制伺服电机的运转，从而精确控制相机1的移动，所述相机1可在同一平面的横向或纵向移动，对屏幕进行拍摄，所述相机的外壳上安装照明装置，当外界的光线变暗时，可启动照明装置进行照明，以保证照片的拍摄质量。

所述照明装置包括壳体5和安装在壳体5内的照明板6，所述壳体5为中空的壳体状，所述照明板6上安装灯管7，所述灯管7安装在照明板6的下端，与灯管7相连接的照明线路设置在壳体5与照明板6之间，所述灯管7串联在照明线路中，所述照明板6竖直设置，所述壳体5的下端面上设有与照明板6横断面相匹配的条形通孔，照明板6位于条形通孔的正上方，所述照明板6的下端可从通孔中伸出，所述照明线路中设置点触开关，所述点触开关包括第一触点8和第二触点9，所述照明板6一侧插装水平设置的平杆10，所述平杆10为断面呈方形的杆，所述点触开关的第一触点8设置在平杆10的下端面上，且第一触点8设置在非插装端的另一端处，为使触点的接触更方便，所述第一触点8最好设置在非插装端端部的下端面上，所述壳体5的内侧壁上设有竖直设置的条形槽11，所述条形槽11的横断面与平杆10的纵立面相匹配，所述平杆10插装到条形槽11中，所述条形槽11内安装突出于条形槽11内侧壁的限位板12，所述限位板12阻挡在平杆10的下方，所述点触开关的第二触点9设置在限位板12的上端面上。

使用时，拉动照明板6平杆10跟着在条形槽11中向下移动，当平杆10抵达限位板12处时，位于平杆10下端面上的第一触点8和位于限位板12上端面上的第二触点9接触，照明线路闭合，灯管7启动照明，不用时，向上推动照明板6，平杆10跟随照明板6上移，第一触点8余第二触点9分离，照明线路断开，灯管7关闭，完成照明。

所述平杆10插装到设置在照明板6侧壁上的凹槽16中，所述凹槽16为横向设置的凹槽16，所述平杆10的外侧设有突出于平杆10的环状肋板13，所述肋板13与凹槽16的底部之间设有弹簧14，所述弹簧14的两端分别固定连接到肋板13和凹槽16的底面上，所述限位板12的上方设有挤压杆15，所述挤压杆15与限位板12之间的垂直距离小于平杆10的纵向高度，所述壳体5的侧壁上设有通孔，所述挤压杆15一端穿过通孔延伸到壳体5外侧。

按压挤压杆15，挤压杆15挤压平杆10，与肋板13连接的弹簧压缩，平杆10位于限位板12上方的一端可挤压到限位板12一侧，没有限位板12阻挡，照明板6继续下拉，可使光源靠近镜头，提高亮度，所述限位板12沿竖直方向设置多个，到达下一个限位板12处时，线路继续闭合，产生照明。

采用如图4所示的ito导电玻璃检测装置对ito导电玻璃待检测表面的一个个连续的图形区域进行拍摄，可以参考本实施例中的相关描述，因为对于触发信号发送时机的控制是类似的，此处不再赘述。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。