一种高精度视觉检测实时定位压接装置及方法与流程

本申请涉及显示面板测试技术领域，尤其涉及一种高精度视觉检测实时定位压接装置及方法。

背景技术

在液晶面板制造过程中，需要进行多道工序对面板进行质量检测，其中液晶面板成盒后的cell点灯检测就是重要环节之一，用于测试液晶面板是否有坏点缺陷，例如亮点或暗点，从而确保液晶面板的每个像素都能正常点亮。

在进行cell点灯检测时，利用探针对液晶屏阵列基板的pad区域进行点灯测试，探针上分别设置有与待测液晶屏pad区域匹配的栅线测试板和数据线测试板，栅线测试板上设置的栅线针与待测液晶屏pad区域的栅线接口对应，数据线测试板上设置的数据线针与待测液晶屏pad区域的数据线接口对应，因此在实际检测时应保证探针针头能够准确定位并压接在对应的pad点上，以实现信号的有效传输。目前，cell点灯检测设备还是依靠操作人员通过肉眼观测探针针头与液晶屏pad点之间的相对位置，通过在x轴、y轴、z轴和θ轴方向上对探针针头进行多次调节，直至定位到最佳的空间位置后，再进行探针压接。

然而，依靠操作人员肉眼观测探针针头与pad点之间的相对位置，需要反复调节才能获取最佳位置，在每次切机种(更换不同型号的液晶屏)时，操作极其繁琐，工作效率低，且定位准确度低，如果探针压接偏，会导致探针针头产生损伤。另外，液晶屏pad点的尺寸越来越小(有的甚至缩小为0.05mm)，已经超越了肉眼观测定位的极限。

技术实现要素：

基于上述背景技术的内容，本申请提供一种高精度视觉检测实时定位压接装置及方法，以解决现有点灯探针定位方法准确性低和效率低的问题。

第一方面，本申请提供一种高精度视觉检测实时定位压接装置，用于液晶显示面板点灯检测的定位压接，包括定位组件和压接组件，所述定位组件包括相机捕捉组件以及从上至下依次连接的y轴调节机构、x轴调节机构、z轴调节机构、θ轴调节机构，所述相机捕捉组件包括精密滑台和两个相机，所述相机与所述x轴调节机构通过所述精密滑台连接，所述相机的镜头与z轴平行；所述压接组件包括探针压头和设置于所述探针压头上的探针针头，所述探针压头与所述θ轴调节机构的底部连接，所述压接组件位于所述相机捕捉组件的下方，所述探针压头的底部两侧设有视觉定位圆孔，所述相机的视场中心与所述视觉定位圆孔的中心在y轴方向上对齐；液晶显示面板上设有与所述视觉定位圆孔相对应的mark点，当所述mark点与所述视觉定位圆孔位置重合时，所述探针针头与所述液晶显示面板上的pad点位置重合。

可选地，所述探针压头的底部沿x轴方向设有u形槽，所述u形槽的深度方向与y轴平行；所述探针压头的前表面两侧分别沿z轴方向设有弧形槽，所述弧形槽贯穿所述u形槽的上端面以及所述探针压头的上表面；所述视觉定位圆孔贯穿所述u形槽的下端面，所述视觉定位圆孔与所述弧形槽的位置上下对应。

可选地，所述x轴调节机构包括连接底座、螺纹丝杠、螺母和螺母座；所述螺纹丝杠固定于所述连接底座上，所述螺纹丝杠与x轴平行，所述螺母与所述螺纹丝杠配合；所述精密滑台的定子与所述螺母通过所述螺母座连接，所述相机与所述精密滑台的动子连接。

可选地，两个相机对称分布在中心线cc’的两侧，所述中心线cc’平行于z轴，同时两个视觉定位圆孔关于所述中心线cc’对称。

可选地，所述探针压头的顶部设有延伸连接板，所述θ轴调节机构与所述探针压头通过所述延伸连接板连接；所述精密滑台的动子与所述相机通过连接块连接，所述精密滑台的动子沿z轴方向设有螺纹通孔，所述连接块上沿y轴设有滑动槽，所述滑动槽与所述螺纹通孔通过螺钉连接。

可选地，所述探针针头固定于所述u形槽的上端面，所述u形槽的下端面对应设有导针孔，所述探针针头穿过所述导针孔，所述探针针头平行于z轴。

可选地，所述y轴调节机构包括直线模组滑台和伺服电机，所述x轴调节机构为直线电机，所述z轴调节机构为升降电缸，所述θ轴调节机构为转矩直驱马达，所述相机为ccd相机。

第二方面，本申请提供一种高精度视觉检测实时定位压接方法，包括如下步骤：

控制y轴调节机构、精密滑台、z轴调节机构和/或θ轴调节机构，对相机的空间位置进行粗调，使视觉定位圆孔和液晶显示面板的mark点同时出现在所述相机的视场内；

由所述相机分别获取所述视觉定位圆孔和所述mark点的相对位置；

根据所述视觉定位圆孔和所述mark点的相对位置，计算探针针头与液晶显示面板的pad点之间的位置偏差数据；

根据所述位置偏差数据，微调y轴调节机构、x轴调节机构、z轴调节机构和/或θ轴调节机构，使所述探针针头定位至最佳位置；

控制所述探针针头对所述pad点进行压接。

本申请相较于现有技术的有益效果为：首先，本申请通过相机去捕捉探针压头的视觉定位圆孔与液晶显示面板上的mark点之间的相对位置，再利用视觉算法计算出探针针头与液晶显示面板上的pad点之间的位置偏差数据，实现探针针头的高精度视觉检测实时定位后，通过一次调节，既可调整到最佳位置，操作简单可靠，切机种快捷，有效提高了点灯检测的工作效率；其次，利用视觉算法计算出的位置偏差数据精度高达5um，因此探针针头会准确压接在pad点上，操作准确度高，不会对探针针头造成损伤，从而提高装置的使用寿命；此外，本申请不受液晶屏pad点的尺寸的限制，即便液晶屏mark点和pad点的尺寸越来越小，也能通过相机进行高效精确地捕捉。本申请所述的装置及方法，无需人工操作，可实现液晶显示面板的自动化点灯检测，提高了液晶显示面板的生产效率。

附图说明

图1为本申请实施例一示出的一种高精度视觉检测实时定位压接装置的结构示意图；

图2为本申请实施例示一出的相机捕捉组件的结构示意图；

图3为本申请实施例一示出的y轴调节机构的结构示意图；

图4为本申请实施例一示出的x轴调节机构的结构示意图；

图5为本申请实施例一示出的z轴调节机构的结构示意图；

图6为本申请实施例一示出的θ轴调节机构的结构示意图；

图7为本申请实施例二示出的压接组件的结构示意图；

图8为本申请实施例二示出的装置工作原理图；

图9为本申请实施例示二出的相机捕捉组件的结构示意图；

图10为本申请实施例三示出的一种高精度视觉检测实时定位压接方法的流程图。

图例说明：1-定位组件，101-y轴调节机构，102-x轴调节机构，103-z轴调节机构，104-θ轴调节机构，105-相机捕捉组件，106-精密滑台，1061-精密滑台的定子，1062-精密滑台的动子，1063-螺纹通孔，107-相机，1071-相机元件，1072-镜头，1073-光源，108-连接底座，109-螺纹丝杠，110-螺母，111-螺母座；2-压接组件，201-探针压头，202-探针针头，203-视觉定位圆孔，204-u形槽，205-弧形槽，206-延伸连接板，207-导针孔；3-液晶显示面板，301-pad点，302-mark点；4-连接块，401-滑动槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

如图1和图2所示，本申请实施例一提供一种高精度视觉检测实时定位压接装置，用于液晶显示面板3点灯检测的定位压接，包括定位组件1和压接组件2，定位组件1包括从上至下依次连接的y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103和θ轴调节机构104，定位组件1还包括相机捕捉组件105，相机捕捉组件105包括精密滑台106和两个相机107，相机107与x轴调节机构102通过精密滑台106连接，相机107的镜头1072与z轴平行；压接组件2包括探针压头201和设置于探针压头201上的探针针头202，探针压头201与θ轴调节机构104的底部连接，压接组件2位于相机捕捉组件105的下方，探针压头201的底部两侧设有视觉定位圆孔203，相机107的视场中心与视觉定位圆孔203的中心在y轴方向上对齐；液晶显示面板3上设有与视觉定位圆孔相对应的mark点302，当mark点302与视觉定位圆孔203位置重合时，探针针头202与液晶显示面板上3的pad点301位置重合。

定位组件1中，通过y轴调节机构101、x轴调节机构102和z轴调节机构103，可以调节探针压头201的空间位置，θ轴调节机构104主要是防止液晶显示面板3放偏，避免液晶显示面板3与探针压头201出现角度偏差，从而使液晶显示面板3的边沿与探针压头201的边沿保持平行，从而保证探针针头202能够精确压接在pad点上。压接组件2还应包括探针驱动装置，用于驱动探针针头202在z轴方向上的压接动作。

相机107的视场中心与视觉定位圆孔203的中心在y轴方向上对齐，因此只需单独调节y轴调节机构101，即可同步控制相机107和探针压头201在y轴方向的位置，即保证了视觉定位圆孔203定会出现在相机107的视场内，使装置控制更加简单方便，还便于位置偏差数据的计算，从而提高装置的工作效率和准确性。精密滑台106用来调节相机107在x轴方向上的位置。相机107选择ccd相机，包括相机元件1071、镜头1072和光源1073，ccd相机具有体积小、质量轻、不受电磁干扰、抗震动、灵敏度和精确度高等优点。因为机加工存在误差，很难保证ccd相机在z轴方向上的位置准确，由于ccd相机的景深是固定的，这时可通过调整精密滑台106的高度，改变ccd相机在z轴方向上的位置，从而使ccd相机满足景深要求。

在实际点灯检测过程中，由于pad点301位于压接组件2的下方，pad点301会被探针压头201遮挡，这样如果采用视觉检测定位方法，相机107根本无法观测到pad点301和探针针头202，也就无法通过相机准确定位探针针头202的压接位置。对此，如图3所示，本申请中，在液晶显示面板3上创新性地设置mark点302，mark点302相当于pad点301的定位标记，对应地，在探针压头201上设置视觉定位圆孔203，视觉定位圆孔203相当于探针针头202的定位标记，只要视觉定位圆孔203和mark点302位置重合，则可自动使得探针针头202精确对准pad点301。相机107位于压接组件2的上方，视觉定位圆孔203贯穿探针压头201，mark点302位于视觉定位圆孔203的下方，因此，相机107可以观测到视觉定位圆孔203，并透过视觉定位圆孔203观测到mark点302，因此，只需将视觉定位圆孔203的中心与mark点的中心302在空间上对齐，则探针针头202抵达最佳位置。

本装置定位过程分为粗调和高精度视觉检测实时定位。粗调时，通过y轴调节机构101、精密滑台106、z轴调节机构103和/或θ轴调节机构104，对相机107的空间位置进行粗调，使视觉定位圆孔203和液晶显示面板3的mark点302同时出现在相机107的视场内。粗调过程是以放置在治具上的液晶显示面板3为基准，可通过操作人员肉眼观察每个轴与液晶显示面板3的相对位置，然后为y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103和/或θ轴调节机构104设定运行参数，则定位组件1根据各运行参数自动化调节。

由于粗调后，视觉定位圆孔203和mark点302的中心并不一定对准，即两者之间可能会存在位置偏差，对此需要进行高精度视觉检测实时定位时。由相机107分别获取视觉定位圆孔203和mark点302的当前相对位置，计算探针针头202与液晶显示面板3的pad点301之间的位置偏差数据，即获取两者在x轴、y轴、z轴和/或θ轴上的位置偏差；根据所述位置偏差数据，通过微调y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103和/或θ轴调节机构104，对当前压接组件2的位置进行校正，即可使探针针头202定位至最佳位置，然后利用探针针头202对pad点301进行压接。

如图3-图6所示，y轴调节机构101包括直线模组滑台和伺服电机，x轴调节机构102为直线电机，z轴调节机构103为升降电缸，θ轴调节机构104为转矩直驱马达。本申请中，y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103和θ轴调节机构104，均为现有驱动设备，且不限于本实施例所列举，本领域技术人员还可根据实际应用需要进行选取。另外，各轴调节机构之间，以及，θ轴调节机构104与探针压头201之间，可采用销钉定位，内六角螺钉紧固的连接方式。

本实施例中，通过相机107去捕捉探针压头201的视觉定位圆孔203与液晶显示面板3上的mark点302之间的相对位置，再利用视觉算法计算出探针针头202与液晶显示面板3上的pad点301之间的位置偏差数据，实现探针针头202的高精度视觉检测实时定位后，通过一次调节，既可调整到最佳位置，操作简单可靠，切机种快捷，有效提高了点灯检测的工作效率；其次，利用视觉算法计算出的位置偏差数据精度高达5um，因此探针针头202会准确压接在pad点301上，操作准确度高，不会对探针针头202造成损伤，从而提高装置的使用寿命；此外，本申请不受液晶显示面板pad点的尺寸的限制，即便pad点301和mark点302的尺寸越来越小，也能通过相机107进行高效精确地捕捉。本申请所述的装置及方法，无需人工操作，可实现液晶显示面板的自动化点灯检测，提高了液晶显示面板的生产效率。

本申请中，y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103、θ轴调节机构104、精密滑台106和压接组件2均可由plc实现集成控制，当相机107获取视觉定位圆孔203和mark点302的相对位置后，将图像发送给计算机软件系统，来计算pad点301与探针针头202之间的位置偏差数据，并生产相应的控制指令反馈给plc，plc根据控制指令的指示，控制y轴调节机构101、x轴调节机构102、z轴调节机构103和/或θ轴调节机构104执行相应的动作，即可使探针针头202达到最佳位置，实现对pad点301的高精度压接。

实施例二

在前述实施例一所述结构的基础上，如图7和图8所示，本实施例中，探针压头201的底部沿x轴方向设有u形槽204，u形槽204的深度方向与y轴平行；探针压头201的前表面两侧分别沿z轴方向设有弧形槽205，弧形槽205贯穿u形槽204的上端面以及探针压头201的上表面；视觉定位圆孔203贯穿u形槽204的下端面，视觉定位圆孔203与弧形槽205的位置上下对应，探针针头202固定于u形槽204的上端面，u形槽204的下端面对应设有导针孔207，探针针头202穿过导针孔207，探针针头202平行于z轴。

本实施例中，通过设置u形槽204和弧形槽205，使得相机107能够更加便捷、清楚地捕捉到视觉定位圆孔203和mark点302，从而提高视觉定位的准确性和效率。设置导针孔207可以避免探针针头202打偏，起到限位的作用。

如图9所示，x轴调节机构102包括连接底座108、螺纹丝杠109、螺母110和螺母座111；螺纹丝杠109固定于连接底座108上，螺纹丝杠109与x轴平行，螺母110与螺纹丝杠109配合；精密滑台的定子1061与螺母110通过螺母座111连接，相机107与精密滑台的动子1062连接。螺纹丝杠109由步进电机带动旋转，螺纹丝杠109转动方向的不同(顺时针或逆时针)，会导致两个螺母相向运动或相反运动，形成正反螺纹丝杆，从而减小或增大两个相机107在x轴上的间距。两个相机107对称分布在中心线cc’的两侧，所述中心线cc’平行于z轴，同时两个视觉定位圆孔203关于所述中心线cc’对称，这样在螺纹丝杠109转动过程中，左侧相机107与左侧视觉定位圆孔203的距离l1，始终等于右侧相机107与右侧视觉定位圆孔203的距离l2，实现两个相机107的同步控制，便于相机107的粗调，提高装置的工作效率。

探针压头201的顶部设有延伸连接板206，θ轴调节机构104与探针压头201通过延伸连接板206连接，延伸连接板206可以使探针压头201位于相机107的下方。精密滑台的动子1062与相机107通过连接块4连接，精密滑台的动子1062沿z轴方向设有螺纹通孔1063，连接块4上沿y轴设有滑动槽401，滑动槽401与螺纹通孔1063通过螺钉连接。工作前，将与螺钉配合的螺母旋松，使得螺钉与滑动槽401之间可以相对移动，由于滑动槽401是沿y轴设置，因此螺钉在沿动槽401移动时，将会改变连接块4在y轴上的相对位置，从而改变相机107在y轴方向上的位置，当相机107的视场中心与视觉定位圆孔203的中心在y轴方向上对齐后，将螺钉上的螺母旋紧，在后续检测时，只需单独调节y轴调节机构101，即可同步控制相机107和探针压头201在y轴方向的位置，即保证了视觉定位圆孔203定会出现在相机107的视场内，装置控制更加简单，还便于位置偏差数据的计算，从而提高装置的工作效率和准确性，并且能使装置适用和匹配更多型号的液晶显示面板3。

实施例三

本申请实施例三提供一种高精度视觉检测实时定位压接方法，用于实施例一和实施例二所述的装置，如图10所示，所述方法包括如下步骤：

步骤s101，控制y轴调节机构、精密滑台、z轴调节机构和/或θ轴调节机构，对相机的空间位置进行粗调，使视觉定位圆孔和液晶显示面板的mark点同时出现在所述相机的视场内；

步骤s102，由所述相机分别获取所述视觉定位圆孔和所述mark点的相对位置；

步骤s103，根据所述视觉定位圆孔和所述mark点的相对位置，计算探针针头与液晶显示面板的pad点之间的位置偏差数据；

步骤s104，根据所述位置偏差数据，微调y轴调节机构、x轴调节机构、z轴调节机构和/或θ轴调节机构，使所述探针针头定位至最佳位置；

步骤s105，控制所述探针针头对所述pad点进行压接。

本实施例所述的方法，通过相机去捕捉探针压头的视觉定位圆孔与液晶显示面板上的mark点之间的相对位置，再利用视觉算法计算出探针针头与液晶显示面板上的pad点之间的位置偏差数据，实现探针针头的高精度视觉检测实时定位后，通过一次调节，既可调整到最佳位置，操作简单可靠，切机种快捷，有效提高了点灯检测的工作效率；其次，利用视觉算法计算出的位置偏差数据精度高达5um，因此探针针头会准确压接在pad点上，操作准确度高，不会对探针针头造成损伤，从而提高装置的使用寿命；此外，本申请不受液晶屏pad点的尺寸的限制，即便液晶屏mark点和pad点的尺寸越来越小，也能通过相机进行高效精确地捕捉。本申请所述的装置及方法，无需人工操作，可实现液晶显示面板的自动化点灯检测，提高了液晶显示面板的生产效率。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助计算机系统加运装置中所涉及的各个实体设备来实现。具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的高精度视觉检测实时定位压接装置及方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可。