用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的制作方法

专利名称：用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的制作方法
技术领域：
本发明属于光色性能测量设备技术领域，涉及显示屏光色性能测量设 备，尤其涉及用于自动检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台。
背景技术：
随着技术的进步，电视、电脑、手机、相机等产品使用平面显示屏越来越广泛，且显示面积越来越大，图像越来越清晰。这些显示屏包括LCD、 PDP、 LED显示屏等。平面显示屏正朝着图象逼真，画质细腻，层次丰富，立体感强，以及 高亮度、高对比度、宽视角、高清晰的方向发展。目前有些显示屏，主要 是LCD、 LED屏，视角小，观看图像时亮度、对比度和色彩饱和度随着观 看的视角增加而减少，色度误差随着视角的增加而增大，使图像质量降低； 而且全屏颜色均匀性也有待提高。为此需要对这些显示屏的光色特性进行 检测。目前检测显示屏光色特性的仪器由自动测量台和光色测量仪组成。显 示屏和光色测量仪安装在自动测量台上。已有技术的自动测量台如图1所 示，它由光色测量仪旋转台Ol、 二维移动平台02、升降机构03、被测件安 装台04和测量台底座06组成，二维移动平台02包括纵向移动机构021和 横向移动机构022， 二维移动平台02安装在升降机构03上，被测件安装台 04安装在纵向移动机构021上，被测显示屏接在被测件安装台04上。测量 平台在平面上完成二维移动，移动空间要求是最大可测显示屏尺寸的两倍。 光色测量仪05安装在光色测量仪旋转台01的旋转臂011上，旋转臂011 有一个上下移动机构012，光色测量仪可上下移动，调节光色测量仪到显示 屏的距离。通过二维移动平台02移动被测显示屏和转动旋转台01旋转臂
Oil上光色测量仪与被测显示屏的角度以及升降底座06，完成显示屏色度均匀性和视角的测量。已有技术存在下列缺陷(1) 结构复杂，体积大。该测量台的一维的视角测量和二维的平面颜 色均匀性测量必须通过平面纵横二维移动、测量仪上下移动、旋转臂转动 以及液压底座升降的五维运动才能实现，其结构复杂，设备占地面积是被 测显示屏面积的4倍以上，其视角测量采用光色测量仪旋转台转动，旋转臂回转半径大，并随显示屏尺寸增加而增加， 一般为被测显示屏高的3倍， 被测显示屏尺寸增大，旋转台01上光色测量仪随之升得更高，二维移动平台的直线运动空间随之增加，使测量台越显得庞大。(2) 直线运动的驱动力大。二维纵横运动要带动载物台和被测屏运动， 升降机构要带动被测件安装台和纵横二维移动机构一起运动，由于体积大， 设备重，所需驱动力很大。(3) 自动化程度低。光色测量仪旋转台01和二维移动平台02不在统 一的坐标系内，难以在三维方向精确调整坐标点位置以及显示屏的视角， 测量和使用操作的智能程度低，测量精度和可靠性差，不易重复测量条件， 一致性差。操作不便，测量速度慢。(4) 运动稳定性差。测量平台偏向一侧，由于被测件安装台重量重， 使设备重心发生偏移，运动机构都要承担较大的重力扭矩，严重影响设备 运动的平稳性。(5) 测量对象的尺寸不够大。测量台应用领域受结构、成本等限制， 难以推广应用于更大尺寸的显示屏的光色性能自动测量。为了适应飞速发展的显示屏产业和与日俱增的显示屏光色测量需求， 迫切需要能满足显示屏光色特性测量系统的测量精度高、测量速度快、体 积小、成本低、适应于各种尺寸显示屏光色特性测量的自动测量台。发明内容本发明的目的是为了克服已有技术的上述缺陷，提出一种用于检测显 示屏光色性能的龙门式四维自动测量台，通过光色测量仪的三维移动和被 测显示屏的一维转动，为实现显示屏颜色均匀性和视角等光色特性检测提 供自动测量条件。测量台光色测量仪的运动范围等于最大显示屏的尺寸， 光色测量仪移动空间距离可成倍减小。测量视角时， 一维转动中心与被测 显示屏的中心重合，只要转动被测显示屏，就可完成视角测量。如显示屏 的中心点同转动中心不重合，可通过三维移动测量仪实现一维转动中心与 被测显示屏的中心重合的自动跟踪。测量显示屏颜色均匀性时，可通过移 动测量仪实现测量仪与测量点间距离的自动跟踪，自动化程度高。测量显 示屏一维转动台相对于已有技术测量仪旋转台而言，重量大为减轻，测量 仪三维运动所需的驱动力小，运动平稳，运动精度高。测量台的占地面积 略大于被测显示屏的面积，设备体积大为缩小，成本明显降低。显示屏的 转动中心与安装平台的重心相重合，转动力矩小，转动平衡。容易实现大 尺寸显示屏光色特性的自动测量。本发明的目的是通过以下技术方案来实 现用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构成方法，包括 以下步骤1) 龙门式结构四维自动测量台的配置，包括以下步骤a. 配置一套X轴向移动机构，它为平卧结构的可控的前后移动机构；b. 配置一套Y轴向移动机构，它为龙门结构的可控的左右移动机构；c. 配置一套Z轴向移动机构，它为立架结构的可控的上下移动机构；d. 配置一套安装基台，它为四脚支撑结构的平衡可调机构；e. X、 Y、 Z三维移动机构组成一个龙门式结构三维移动平台；f. X、 Y、 Z三维移动机构分别配置一个移动控制电路；g. 配置一套一维的载物平台，它为固定被测件的可控自动转动的平台；h. 载物平台配置一个转动控制电路；2) 龙门式结构三维移动平台的组合构成，包括以下步骤a. 平卧结构的X轴向自动移动平台固定安装在底座的基板上，X轴向 自动移动机构受控可相对于安装基台作前后移动；b. 龙门结构的Y轴向自动移动机构固定安装在平卧结构的X轴向自
动移动机构的丝杆板上，平卧结构的X轴向自动移动机构带着Y轴向自动 移动机构作前后移动；Y轴向自动移动机构受控可相对于安装基台作左右 移动；c. 立架结构的Z轴向自动移动机构固定安装在龙门结构的Y轴向自 动移动机构上，龙门结构的Y轴向自动移动机构带着Z轴向自动移动机构 作左右移动；Z轴向自动移动机构受控可相对于安装基台作上下移动；d. Z轴向上下移动机构的立架结构上配置有安装光色测量仪的专用固 定座，光色测量仪安装在专用固定座上，安装上光色测量仪的Z轴向机构 上下移动，带动光色测量仪上下移动；e平卧结构的X轴向自动移动机构坐落安装在底座上，底座基板下四 角对称安装有平衡可调的地脚；f.由X轴向自动移动机构、Y轴向自动移动机构和Z轴向自动移动机 构构成的组合结构移动机构为龙门式结构三维移动平台；X轴向自动移动 机构带动Y轴向自动移动机构，Y轴向自动移动机构带动Z轴向自动移动 机构，Z轴向自动移动机构带动光色测量仪，使光色测量仪在统一的X、 Y、 Z三维坐标系中移动；3) 三维移动平台的移动机构及驱动装置，包括以下步骤a. 移动机构采用丝杆加轨道移动机构；b. 移动机构驱动装置为电机，驱动电机为伺服电机或步进电机；c. X、 Y、 Z三维移动平台的驱动电机分别连接一个移动控制电路；d. 各移动控制电路受四维自动测量台所在系统的计算机控制，将计算 机控制信号转换成驱动电机的驱动信号；4) 被测件载物平台及其与三维移动平台的固定连接，包括以下步骤:a. —维载物平台为双立柱转动平台，双立柱固定安装在三维移动平台 的基板上；b. 固定被测件的载物台上设置有满足各型显示屏固定要求的一系列 安装孔，由以安装孔为连接孔的一对固定夹具将被测显示屏固定于载物平 板上，固定被测件的载物台可以相对于三维移动平台转动，并使被测件保
持在所需的测量视角；C.固定被测件的载物台的臂板上配置有摆动平衡块，增加被测件载物平台的转动稳定性；5)被测件载物平台的驱动装置，包括以下步骤a. 被测件载物平台的驱动装置由转动电机、减速器构成；b. 被测件载物平台的转动电机配置一个转动控制电路；c. 转动控制电路受四维自动测量台所在系统的计算机控制，将计算机 控制信号转换成驱动电机的驱动信号。所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台， 其在于它由X轴向自动移动机构、Y轴向自动移动机构、Z轴向自动移动 机构以及基座组合构成的龙门式三维移动平台，龙门式三维移动平台上还 安装有一维载物平台；其中Z轴向移动机构为立架式丝杆传动结构，它主要由Z轴机构底板、Z 轴轨道对、Z轴滑块座对、Z轴丝杆、轴承座对、联轴器、Z轴丝杆板、Z 轴电机以及航空插头座构成；Z轴轨道对、Z轴丝杆用一对轴承座、Z轴电 机以及航空插头座固定在Z轴机构底板上，Z轴丝杆螺母安装在Z轴丝杆 板上，Z轴丝杆板安装的一对滑块座于Z轴轨道对上，联轴器连接Z轴丝 杆和Z轴电机转轴，Z轴丝杆板安装有固定光色测量仪的专用连接件，优 先采用云台接头。Y轴向移动机构为龙门式丝杆传动结构，它主要由龙门立柱对、龙门 梁板、Y轴轨道对、Y轴丝杆、轴承座对、联轴器、Y轴丝杆板、Y轴电 机以及航空插头座构成；Y轴轨道对、Y轴丝杆用一对轴承座、Y轴电机 以及航空插头座固定在龙门梁板上，龙门梁板刚性固定在左、右龙门立柱 上，Y轴丝杆垂直于左、右龙门立柱，Y轴丝杆螺母安装在Y轴丝杆板上， Y轴丝杆板安装的一对滑块座于Y轴轨道对上，联轴器连接Y轴丝杆和Y 轴电机转轴；X轴向移动机构为平卧式丝杆传动结构；它主要由X轴轨道对、X轴 丝杆、轴承对、联轴器、X轴丝杆板即龙门底板、X轴电机以及航空插座
构成，它以底座基板为其机构底板；X轴丝杆、轴承对、X轴电机、航空 插座以及X轴轨道对平行固定在底座基板上，X轴丝杆螺母安装在X轴丝 杆板上，X轴丝杆板安装的一对滑块座于X轴轨道对上；联轴器连接X轴 丝杆和X轴电机转轴；底座由基板和4个高度可调底脚构成；高度可调底脚对称分布在基板 的四角区域内，使底座保持水平；Z轴向移动机构通过Z轴机构底板紧固连接固定在Y轴丝杆板上，Z 轴丝杆垂直于Y轴丝杆，并平行于左、右龙门立柱，并使Z轴向移动机构 的Z轴丝杆与Y轴向移动机构的Y轴丝杆保持垂直，光色测量仪固定在Z 轴升降机构上，可在Z轴方向自动运动，测量台可上下调节移动范围不小 于200mm，使光色测量仪的光轴与其固定平台移动方向保持平行。Y轴向移动机构的龙门立柱对刚性固定在X轴丝杆板上，Y轴向移动 机构垂直于X轴向移动机构，Y轴丝杆与X轴丝杆保持垂直；龙门式三维移动平台的X、 Y、 Z坐标最大移动行程可视显示屏产品 分为大、中、小多型，小型优选为200mmx200mmx200mm。载物平台与龙门式三维移动平台为固定刚性连接，零位状态的载物台 与龙门式三维移动平台的底板垂直，载物平板上布置有一组安装固定孔。 被测件载物平台尺寸也与大、中、小型三维移动平台相适应，小型优选为 200mmx200mm。载物台上固定设有一均匀分布的06螺孔阵，相邻螺孔中 A、足巨为25 mm。所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台， 其在于所述的载物平台为扭矩式转动结构；它由一对载物平台立柱、载物 台、转动电机、减速器、编码器、转台底板以及航空插座构成；其中-一对载物平台立柱为载物平台的支撑立柱，它的下端与转台底板为刚 性垂直连接；载物平台立柱对的上端开有一对轴承孔，转台右立柱固定连 接有减速器和转动电机，转动电机转轴连接减速器；当采用步进电机驱动 时，转台左立柱上连接有一个编码器；载物台包括一对转动臂板、载物台板、 一对转动配重块；左、右转动
臂板一端与载物台板直角刚性连接，另一端固定转动配重块；左转动臂板 嵌入左侧转轴，左侧转轴联接到左侧立柱的轴承上，嵌入右转动臂板的右 侧转轴联接到减速器；载物台板上布置有优化分布和均匀排列的安装固定 孔，以便固定被测显示屏；减速器为谐波减速器，转动电机的转轴连接谐波减速器，将扭矩减速 转换成载物台转动臂板的转矩；编码器可为绝对编码器或相对编码器，绝对编码器为10位或12位的 光电编码器，相对编码器为增量脉冲型编码器，编码器输出接控制电路， 由控制电路根据编码器的输出判断载物台的角度。转台底板固定在三维移动平台的底板基板上，位于左、右转台侧板之 间，对左、右转台侧板起到支撑作用；载物平台的航空插座连接转动电机和转动电机控制电路。所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台， 其在于所述的载物台的左转动臂板、以轴承对为支点，右转动臂板以减速 器为支点，与左右侧板构成机械转动连接；左转立柱上嵌入一轴承，左侧转轴嵌入转台左臂板，右侧转轴嵌入右 转动臂板上后嵌入减速器;转动臂板上端安装的是载物台静态平衡配重块， 使载物转台转动后具有很好的静态稳定性。所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台， 其在于所述的Z轴向移动机构的Z轴丝杆板上连接一个云台接头，云台接 头可安装各种型号色度测量仪。所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台， 其在于所述的龙门式三维移动平台的X、 Y、 Z三维移动机构的电机都为 伺服电机或步进电机，分别连接各自机构上的航空插座，并各有一条带航 空插头的线缆连接对应的移动控制电路，每个移动控制电路采用单路伺服 电机或步进电机的驱动器或三个移动控制电路共用一个步进电机驱动器。用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构成方法，其在 于还包括以下步骤在测量视角时，如果被测显示屏的中心同载物台的转
动中心不重合，可通过移动三维移动平台实现光色测量仪光轴与测量点距 离的自动跟踪，自动完成高精度的测量点位置坐标修正。 本发明具有下列实质性的效果(1) 本发明测量台的一维的视角测量和二维的平面颜色均匀性测量只 要通过光色测量仪XY 二维平面和Z轴上下移动以及被测件载物台一维转 动的四维运动就可实现，其结构使其测量步骤少和行程短，视角测量精度高，测量速度快，稳定性好。其结构的光色测量仪上下运动只要z轴移动，光色测量仪相对于测量台而言，重量轻，体积小，所需驱动力很小。而且， 被测件载物台转动中心与载物台的重心相重合，所需转动扭矩小。被测件 载物台转动半径小。(2) 光色测量仪Z轴上下移动机构和X、 Y二维移动机构在统一的坐标系内，可在三维方向精确调整坐标点位置以及显示屏的视角，测量和使 用操作简便，智能程度高，测量精度高和可靠性好，极易重复测量条件， 一致性好。(3) 测量台光色测量仪移动的运动范围等于显示屏的尺寸，测量台的 占地面积略大于显示屏的面积，为已有技术设备的占地面积的1/4。本发明 的转动范围取决于载物台的大小，同屏的大小基本一致，故运动范围小， 设备的体积小，重量轻。(4) 设备结构简单，龙门式结构支撑稳定，由于光色测量仪重量轻， 整个设备的重心保持平稳，不承担重力而产生的扭矩。而当载物台转动偏 向一侧时，由于载物台臂板配重块的静态平衡作用，减弱了测量台设备的 重心偏移，三维运动机构不承担重力扭矩，机构运动和设备的平稳性好， 测量精度高。(5) 测量台智能程度高。测量视角时，显示屏转动，转动中心与显示 屏的中心基本重合。如显示屏的中心同转动中心不重合，测量视角时，可 通过移动测量仪实现测量仪与测量点间距离的自动跟踪，自动化程度高。(6) 本发明不仅适应于小尺寸显示屏如手机屏的测量，还可推广应用 于各种大尺寸显示屏光色性能的测量系统。


图1为已有技术的检测显示屏光色性能的二维测量台和光色测量仪旋 转台的产品结构展示图。图2为本发明用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构 成原理框图。图3a为本发明实施例龙门式四维自动测量台的结构示意图。 图3b为图3a本发明实施例龙门式四维自动测量台的结构示意图左侧 视图。图4a为本发明实施例带光色度测量仪的龙门式三维移动平台与一维载 物平台的结构示意图。图4b为图4a本发明实施例带光色测量仪的龙门式三维移动平台与一 维载物平台的结构示意图的侧视图。图4c为图4a本发明实施例带光色度测量仪的龙门式三维移动平台与 一维载物平台的结构示意图的俯视图。图5为本发明实施例用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量 台的结构图。图6为采用本发明龙门式四维自动测量台构成检测手机屏光色性能自 动测量系统的第一实施例组成框图。图7为本发明实施例龙门式四维自动测量台构成检测手机屏光色性能 自动测量系统的第二实施例组成框图。图1中Ol—光色测量仪旋转台、011—旋转台旋转臂、012—旋转台 光色测量仪升降机构、021—纵向移动机构、022—横向移动机构、03—二 维移动平台升降机构、04—被测件安装台、05—光色测量仪、06—测量台 底座。图2中1—龙门式三维移动平台、ll一Z轴向移动机构、12—Y轴向 移动机构、13—X轴向移动机构、14~~Z轴平台移动控制电路、15—Y轴 平台移动控制电路、16—X轴平台移动控制电路、17—云台接头、2—载物 平台、20~被测显示屏、21—载物台、22—载物平台转动控制电路、3—配
接的光色测量仪。图3a和图3b中l一龙门式三维移动平台、ll一Z轴向移动机构、12 一Y轴向移动机构、13—X轴向移动机构、17—待安装的云台接头、18— 底座、2—载物平台、21—载物台、3—待安装的光色测量仪。图4a、图4b和图4c中lll一Z轴丝杆和丝杆螺母、112—轴承座、 1121—Z轴联轴器、113—Z轴丝杆板、114一Z轴滑块、115—Z轴轨道、 116—Z轴电机、117—Z轴底板、118—Z轴航空插头座、121—Y轴丝杆、 1211—Y轴丝杆螺母、122—Y轴轴承座、1221—Y轴联轴器、123—Y轴 丝杆板、124—Y轴滑块、125—Y轴轨道、126—Y轴电机、127—龙门梁 板、128—Y轴航空插头座、1291—Y轴龙门左立柱、1292—Y轴龙门右立 柱、131—X轴丝杆、1311—X轴丝杆螺母、132—X轴轴承座、1321—X 轴联轴器、133^X轴丝杆板、134—X轴滑块对、135—X轴轨道、136—X 轴电机、138—X轴航空插头座、17—待安装的云台接头、181—底座基板、 182—底座地脚、211—载物平台左立柱、212—载物平台右立柱、221—载 物台左臂板、222—载物台右臂板、223—载物台板、224—载物台配重块、 23—载物平台底板、24—载物台转动电机、25—减速器、251、 252—载物 台转动轴、26—载物平台轴承套、27—载物台编码器、3—待安装的光色测图5a、图5b和图5c中17—云台接头、3—BM-7A型彩色亮度计。 图6中4一手机屏光色度性能测量系统计算机、31—BM-7型彩色亮度计、61—Z轴伺服电机驱动控制器、62－Y轴伺服电机驱动控制器、63 轴伺服电机驱动控制器、64—载物台伺服电机驱动控制器。 图7中27—载物台编码器、71—三合一步进电机驱动控制器、74—载物台步进电机驱动控制器。
具体实施方式
下面以本发明的实施例、并结合附图对龙门式三维移动平台的技术方 案作进一步的说明。
本发明用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构成原理框图如图2所示，龙门式三维移动平台1由Z轴向移动机构ll、 Y轴向移 动机构12、 X轴向移动机构13和Z轴移动控制电路14、 Y轴移动控制电 路15、 X轴移动控制电路16以及安装接头17构成，Z轴向移动机构11连 接Z轴移动控制电路14， Y轴向移动机构12连接Y轴移动控制电路15， X轴向移动机构13连接X轴移动控制电路16。 一维的载物平台2由载物 台21和载物平台转动控制电路22构成，载物台21上载有被测显示屏20， 载物2连接载物平台转动控制电路22。龙门式三维移动平台1和一维载物 平台2构成龙门式四维自动测量台，Z轴向移动机构11上配置一个云台接 头17，云台接头17可以完成X、 Y、 Z三维轴向移动， 一维载物平台2的 载物台21可作相对Z轴的转动。图3a示出了本发明实施例龙门式四维自动测量台的结构示意图，图3b 为图3a本发明实施例龙门式四维自动测量台的结构示意图的左侧视图。实 施例的龙门式四维自动测量台的龙门式三维移动平台1包括Z轴向移动机 构ll、 Y轴向移动机构12、 X轴向移动机构13，带有仪器安装接头17的 Z轴向移动机构11固定在Y轴向移动机构12上，Y轴向移动机构12坐落 在X轴向移动机构13上，龙门式三维移动平台1还包括三路移动控制电路， 在控制电路控制下，X轴向移动机构13可带动Y轴向移动机构12沿X轴 向移动，Y轴向移动机构12可带动Z轴向移动机构11沿Y轴向移动，Z 轴向移动机构11又可带动仪器安装接头沿Z轴向移动。龙门式四维自动测 量台的一维载物平台2包括载物台21，载物平台2还包括一路转动控制电 路。龙门式三维移动平台1和一维载物平台2安装在平台底座18上，安装 接头17为云台接头，待安装的光色测量仪3可安装云台接头17上。基于 X、 Y、 Z三轴向移动机构的连接结构组合构成的龙门式三维移动平台，可 在三路移动控制电路的控制下，使光色测量仪3可按照设置的测量点坐标， 智能的在统一的X、 Y、 Z三维坐标系内移动， 一维载物平台2的载物台 21可作相对于光色测量仪3测量光轴的转动，与安装接头17上安装的光色 测量仪保持测量视角。
图4a示出了本发明实施例龙门式三维移动平台与一维载物平台的结构 示意图，图4b为图4a本发明实施例带光色测量仪的龙门式三维移动平台 与一维载物平台的结构示意图的侧视图，图4c为图4a本发明实施例带光 色测量仪的龙门式三维移动平台与一维载物平台的结构示意图的俯视图。龙门式四维自动测量台由Z轴移动机构11、 Y轴移动机构12、 X轴移 动机构13、平台底座18、龙门架129、 一维载物平台2组成。Z轴移动机 构11是固定光色测量仪和控制它上下升降，Y轴移动机构12是固定Z轴 升降机构11和使它左右移动，Z轴升降机构11垂直固定安装在Y轴移动 机构12上，而作为龙门架横梁的Y轴移动机构12固定安装在龙门架的两 根平行的龙门立柱1291和1292上，两根平行立柱垂直固定在X轴移动机 构13上。X轴移动机构13座落在平台底座18上，它是固定安装Y轴移动 机构12和控制其前后移动。固定被测件的载物平台2也安装在平台底座18 上，平台底座18的四角安装有可调节地脚，以便于平台底座保持水平。Z轴移动机构11包括平行于Z轴的升降装置、Z轴底板117和航空接 插座118。升降装置包括带动丝杆螺母升降的Z轴丝杆lll、支撑丝杆lll 的一对轴承座112、 Z轴丝杆板113、 Z轴滑块114、轨道对115和Z轴电 机116，升降丝杆的一端通过Z轴联轴器1121连接升降装置动力电机主轴， 作为升降装置动力电机116的主轴带着升降丝杆转动，丝杆螺母带动升降 丝杆板113沿升降轨道对115上下移动。Z轴升降装置和航空接插座118 固定在Z轴底板117上。实施例中安装光色测量仪的专用固定座优选云台 接头，在Z轴升降机构的Z轴丝杆板113上可安装一个云台接头17，待安 装的光色测量仪3安装在云台接头上。Y轴移动机构12包括Y轴移动装置、Y轴底板即龙门梁板127和航空 接插座128。 Y轴移动装置包括平行于Y轴的移动丝杆121和丝杆螺母 1211、移动丝杆的一对支撑轴承座122、 Y轴联轴器1221、 Y轴丝杆板123、 一对Y轴滑块124、 一对Y轴轨道125和移动装置动力电机126， Y轴的 移动丝杆板123紧固连接Z轴升降机构，移动装置动力电机126固定在龙 门架右立柱1292上，Y轴的移动丝杆121由一对支撑轴承座122支撑，移
动丝杆121的一端用联轴器1221连接移动装置动力电机126主轴，移动装 置动力电机主轴带着移动丝杆转动，丝杆螺母1211带动移动丝杆板沿移动 轨道对125左右移动，即控制Z轴升降机构沿Y轴左右移动。Y轴移动装 置和航空接插座128固定在Y轴底板即龙门梁板127上。
龙门架包括两根平行的龙门立柱1291和1292、龙门梁板127、龙门底 板即X轴移动机构的X轴丝杆板133组成，左右龙门立柱与X轴丝杆板 133垂直。
X轴移动机构13包括X轴移动装置、X轴底板即底座基板181和航 空插头座138。 X轴滑动装置包括平行于X轴的X轴丝杆131和丝杆螺母 1311、 一对X轴轴承座132、 X轴联轴器1321、 X轴丝杆板133、两组平 行的X轴滑动块对134、 一对X轴轨道135、 X轴电机136和X轴航空插 头座138。 X轴移动机构以平台底座基板181为支撑， 一对平行的X轴轨 道紧固在平台底座基板181上，两组平行滑块对134座落于X轴滑动机构 的X轴轨道对135上；X轴的移动丝杆131的一端用联轴器1321连接电 机136的主轴，电机主轴连着丝杆131转动，丝杆螺母1311带动龙门架的 两组平行滑块沿滑动轨道对前后移动，即可带动Y轴移动机构和Z轴升降 机构一起沿X轴前后移动。实施例中的丝杆移动装置，作为优选采用滚珠 丝杆移动机构，可以提高移动精度。
平台底座18包括底座基板181和两对可调的底座地脚182，在底座基 板上紧固安装有X轴移动机构13、载物平台2，平台底座的四角各安装有 一个可调的底座地脚，使测量台四脚平稳。载物平台包括一对载物平台立架211和212、固定被测件的载物台21、 载物平台底板23、载物台转动电机24、减速器25、轴承套26、载物台编码器27和航空接插座。载物台包括左右臂板221和222、固定被测件的载 物台板223、 一对配重块224以及载物平台转动轴251和252。左右臂板的 下端与载物台板223为L型直角刚性连接，左右臂板的上端对称配置有一 配重块224，转动轴251、 252分别嵌入在左右转动臂板221、 222上，转动电机24和减速器25固定在右立架上，旋动电机24转轴接减速器25，电机19 转轴减速后输出转矩，提高载物转动平台的视角测量精度。左转动轴251 装入轴承套26与左立架动配合，右转动轴252与减速器25刚性联接，转 动动力电机的转轴带动固定被测件的载物台围绕旋转中心轴线转动，对称 配置的一对配重块224，可有效减小转动动力电机的转动惯性力矩，使载物 台在有载测量视角上具有良好的静态平稳性。安装在三维移动平台各移动机构底板的多个航空插头座，分别连接X 轴滑动机构13、 Y轴移动机构12、 Z轴升降机构11的动力电机，并用航 空接插头线缆分别连接各移动控制电路。为本发明实施例用于检测显示屏光色性能的接上光色测量仪的龙门式 四维自动测量台结构如图5a、图5b和图5c所示。光色测量仪3接在安装 于Z轴升降机构11丝杆板上的云台接头17上，光色测量仪3可在Z轴升 降机构上沿Z轴上下升降，Y轴移动机构12可调节光色测量仪3沿Y轴 左右移动，X轴滑动机构13可调节光色测量仪3沿X轴前后滑动。被测显 示屏21固定在载物台板223上，光色测量仪3调节移动到载物台板223上 方。实施例中龙门式四维自动测量台的底座18的地脚为带有制动器的滚轮 式地脚，既易于测量台的移动，又可将测量台地脚锁定，使测量台保持良 好的测量条件。三维移动平台1可按照所需的或定义的测量原点和视角， 将光色测量仪3的光轴调节移动到固定在载物台板223上被测显示屏相应 的测量坐标值， 一维载物平台2可将载物台板223上的被测显示屏转动到 所需的视角，完成显示屏光色性能的自动检测。采用本发明实施例龙门式四维自动测量台构成手机屏光色性能自动检 测系统的组成框图见图6。该手机屏光色性能自动检测系统由主要包括三维 移动平台1和一维载物平台2的龙门式四维自动测量台、光色测量仪3、系 统计算机4以及Z轴伺服电机驱动控制器61 、 Y轴伺服电机驱动控制器62、 X轴伺服电机驱动控制器63、载物台伺服电机驱动控制器64组成。龙门式 四维自动测量台采用小型测量台，光色测量仪采用BM-7型彩色亮度计31， X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和载物平台电机均采用伺服电机，伺服电 机采用松下电机MHMD042PEU ，伺服电机驱动控制器采用
MBDDT2210003，载物平台的谐波减速器采用减速比为100的谐波齿轮减 速器。被测手机屏20固定在载物平台2的载物台上。在视角测量时，系统 计算机控制Z轴伺服电机驱动控制器61，驱动Z轴伺服电机使BM-7型彩 色亮度计31上下升降，与被测手机屏20达到预设的测量距离，同时系统 计算机控制Y轴伺服电机驱动控制器62和X轴伺服电机驱动控制器63， Y 轴伺服电机和X轴伺服电机带动各自驱动的移动机构，使BM-7型彩色亮 度计31的光轴线与被测手机屏20的测量原点重合。在光色均匀性测量时， 系统计算机控制Y轴伺服电机驱动控制器62和X轴伺服电机驱动控制器 63， Y轴伺服电机和X轴伺服电机带动各自驱动的移动机构，完成被测手 机屏20的色度均匀性测量。在视角测量时，系统计算机控制载物台伺服电 机驱动控制器64，控制器64转动载物台伺服电机，按视角测量要求，高精 度、轻巧地转动载物台，完成按视角测量。伺服电机为闭环系统，编码器 在电机内，会自动定位和定角度。它会按照系统计算机发出的控制命令， 自动移动或转动到控制命令确定的目标位置。测量视角时， 一维转动中心 与被测显示屏的中心重合，只要转动被测显示屏，就可完成视角测量。如 显示屏的中心点同转动中心不重合，系统计算机发出执行自动跟踪控制命 令，可自动控制三维移动机构调整光色测量仪的光测点坐标位置或一维载 物台转动到零视角的位置，实现一维转动中心与被测显示屏的中心重合的 自动跟踪。测量显示屏颜色均匀性时，可通过三维移动机构运动，实现光 色测量仪测量仪与测量点间距离的自动跟踪，自动化程度高。采用本发明另一实施例龙门式四维自动测量台构成手机屏光色性能自 动检测系统的组成框图如图7所示。该手机屏光色性能自动检测系统的组 成与上一实施例龙门式四维自动测量台构成手机屏光色性能自动检测系统的组成基本相同。龙门式四维自动测量台采用小型测量台，光色测量仪采 用BM-7型彩色亮度计，X轴电机、Y轴电机、Z轴电机和载物平台电机 均采用步进电机，型号为中达FHB368，步进电机驱动器采用Q3HB64MA。 多路步进电机驱动控制器71采用继电器控制步进电机驱动分别输出到X 轴电机、Y轴电机、Z轴电机。步进电机正反转时有可能失步，对一维载
物平台2的步进电机配置一个编码器27，编码器为相对编码器，采用增量 光电脉冲型编码器，由控制电路74根据编码器的输出判断载物台的角度， 可以提高视角转动控制精度。为了进一步提高手机屏光色性能自动检测系统的测量精度，本发明还 包括对图7实施例龙门式四维自动测量台作改进，对X轴、Y轴、Z轴的 步进电机各配置一个编码器，编码器采用增量光电脉冲型编码器。龙门式结构四维自动测量台包括大、中、小规格尺寸。当采用小规格 龙门式结构四维自动测量台组成手机屏光色性能自动检测系统，在系统计 算机管理下，可以通过各平台移动控制电路，灵活地控制手机屏光色性能 三维移动平台完成三维精确移动，可以按照手机屏光色性能测试要求，使 得安装在三维移动平台上的光色测量仪，智能的按照手机屏光色性能测试 要求在三维方向精确调整坐标点位置以及在一维方向精确调整被测手机屏 的视角，快速完成其光色性能的自动检测。本发明龙门式四维自动测量台可广泛应用于LCD、 LED电视屏，显示器屏，手机屏等颜色均匀性，视角等光色度性能自动检测系统。具有广阔 的市场前景，可以取得明显的经济和社会效益。
权利要求
1.用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构成方法，包括以下步骤1)龙门式结构四维自动测量台的配置，包括以下步骤a.配置一套X轴向移动机构，它为平卧结构的可控的前后移动机构；b.配置一套Y轴向移动机构，它为龙门结构的可控的左右移动机构；c.配置一套Z轴向移动机构，它为立架结构的可控的上下移动机构；d.配置一套安装基台，它为四脚支撑结构的平衡可调机构；e.X、Y、Z三维移动机构组成一个龙门式结构三维移动平台；f.X、Y、Z三维移动机构分别配置一个移动控制电路；g.配置一套一维的载物平台，它为固定被测件的可控自动转动的平台；h.载物平台配置一个转动控制电路；2)龙门式结构三维移动平台的组合构成，包括以下步骤a.平卧结构的X轴向自动移动机构固定安装在底座的基板上，X轴向自动移动机构受控可相对于安装基台作前后移动；b.龙门结构的Y轴向自动移动机构固定安装在平卧结构的X轴向自动移动机构的丝杆板上，平卧结构的X轴向自动移动机构带着Y轴向自动移动机构作前后移动；Y轴向自动移动机构受控可相对于安装基台作左右移动；c.立架结构的Z轴向自动移动机构固定安装在龙门结构的Y轴向自动移动机构上，龙门结构的Y轴向自动移动机构带着Z轴向自动移动机构作左右移动；Z轴向自动移动机构受控可相对于安装基台作上下移动；d.Z轴向上下移动机构的立架结构上配置有安装光色测量仪的专用固定座，光色测量仪安装在专用固定座上，安装上光色测量仪的Z轴向机构上下移动，带动光色测量仪上下移动；e 平卧结构的X轴向自动移动机构坐落安装在底座上，底座基板下四角对称安装有平衡可调的地脚；f.由X轴向自动移动机构、Y轴向自动移动机构和Z轴向自动移动机构构成的组合结构移动机构为龙门式结构三维移动平台；X轴向自动移动机构带动Y轴向自动移动机构，Y轴向自动移动机构带动Z轴向自动移动机构，Z轴向自动移动机构带动光色测量仪，使光色测量仪在统一的X、Y、Z三维坐标系中移动；3)三维移动平台的移动机构及驱动装置，包括以下步骤a.移动机构采用丝杆加轨道移动机构；b.移动机构驱动装置为电机驱动，驱动电机为伺服电机或步进电机；c.X、Y、Z三维移动平台的驱动电机分别连接一个移动控制电路；d.各移动控制电路受四维自动测量台所在系统的计算机控制，将计算机控制信号转换成驱动电机的驱动信号；4)一维载物平台及其与三维移动平台的固定连接，包括以下步骤a.一维载物平台为双立柱转动平台，双立柱固定安装在三维移动平台的基板上；b.固定被测件的载物台上设置有一系列安装孔，可由以安装孔为连接孔的一对固定夹具将被测显示屏固定于载物平板上，满足各种型式显示屏固定要求，固定被测件的载物台可以相对于三维移动平台转动，并使被测件保持在所需的测量视角；c.被测件载物台的臂板上配置有摆动平衡块，增加被测件载物平台的转动稳定性；5)被测件载物平台的驱动装置，包括以下步骤a.被测件载物平台的驱动装置由转动电机、减速器构成；b.被测件载物平台的转动电机配置一个转动控制电路；c.转动控制电路受四维自动测量台所在系统的计算机控制，将计算机控制信号转换成驱动电机的驱动信号。
2.根据权利要求1所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式 四维自动测量台，其特征在于它由X轴向自动移动机构、Y轴向自动移动机构、z轴向自动移动机构以及基座组合构成的龙门式三维移动平台，龙门式三维移动平台上还安装有一维载物平台；其中Z轴向移动机构为立架式丝杆传动结构，它主要由Z轴机构底板、Z 轴轨道对、Z轴滑块座对、Z轴丝杆、轴承座对、联轴器、Z轴丝杆板、Z 轴电机以及航空插头座构成；Z轴轨道对、Z轴丝杆用一对Z轴轴承座、Z 轴电机以及航空插头座固定在Z轴机构底板上，Z轴丝杆螺母安装在Z轴 丝杆板上，Z轴丝杆板安装的一对滑块座于Z轴轨道对上，联轴器连接Z 轴丝杆和Z轴电机转轴，Z轴丝杆板上安装有固定光色测量仪的云台接头；Y轴向移动机构为龙门式丝杆传动结构，它主要由龙门立柱对、龙门 梁板、Y轴轨道对、Y轴丝杆、轴承座对、联轴器、Y轴丝杆板、Y轴电 机以及航空插头座构成；Y轴轨道对、Y轴丝杆用一对轴承座、Y轴电机 以及航空插头座固定在龙门梁板上，龙门梁板刚性固定在左、右龙门立柱 上，Y轴丝杆垂直于左、右龙门立柱，Y轴丝杆螺母安装在Y轴丝杆板上， Y轴丝杆板安装的一对滑块座于Y轴轨道对上，联轴器连接Y轴丝杆和Y 轴电机转轴；X轴向移动机构为平卧式丝杆传动结构；它主要由X轴轨道对、X轴 丝杆、轴承对、联轴器、X轴丝杆板即龙门底板、X轴电机以及航空插座 构成，它以底座基板为其机构底板；X轴丝杆、轴承对、X轴电机、航空 插座以及X轴轨道对平行固定在底座基板上，X轴丝杆螺母安装在X轴丝 杆板上，X轴丝杆板安装的一对滑块座于X轴轨道对上；联轴器连接X轴 丝杆和X轴电机转轴；底座由基板和4个高度可调的底脚构成；高度可调底脚对称分布在基 板的四角区域内；Z轴向移动机构通过Z轴机构底板固定在Y轴丝杆板上，Z轴丝杆垂 直于Y轴丝杆，并平行于左、右龙门立柱，并使Z轴向移动机构的Z轴丝 杆与Y轴向移动机构的Y轴丝杆保持垂直；Y轴向移动机构的龙门立柱对刚性固定在X轴丝杆板上，Y轴向移动 机构垂直于X轴向移动机构，Y轴丝杆与X轴丝杆保持垂直； 载物平台与龙门式三维移动平台为固定刚性连接，零位状态的载物台 与龙门式三维移动平台的底板垂直，载物平板上布置有一组安装固定孔。
3. 根据权利要求1所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式 四维自动测量台，其特征在于所述的载物平台为扭矩式转动结构；它由 一对载物平台立柱、载物台、转动电机、减速器、编码器、转台底板以及 航空插座构成；其中一对载物平台立柱为载物平台的支撑立柱，它的下端与转台底板为刚 性垂直连接；载物平台立柱对的上端开有一对轴承孔，转台右立柱固定连 接有减速器和转动电机，转动电机转轴连接减速器；当采用步进电机驱动 时，转台左立柱上连接有一个编码器；载物台包括一对转动臂板、载物台板、 一对转动配重块；左、右转动 臂板一端与载物台板直角刚性连接，另一端固定转动配重块；左转动臂板 嵌入左侧转轴，左侧转轴联接到左侧立柱的轴承上，嵌入右转动臂板的转 轴联接到减速器；减速器为谐波减速器，转动电机的转轴连接谐波减速器，将扭矩减速 转换成载物台转动臂板的转矩；编码器可为绝对编码器或相对编码器，绝对编码器采用10位或12位 的光电编码器，相对编码器采用增量脉冲型编码器，编码器输出接控制电 路，由控制电路根据编码器的输出判断载物台的角度。转台底板固定在三维移动平台的底板基板上，支撑于左右转台侧板之间；载物平台的航空插座连接转动电机和转动电机控制电路。
4. 根据权利要求1或3所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙 门式四维自动测量台，其特征在于所述的载物台的左转动臂板、以轴承 对为支点，右转动臂板以减速器为支点，与左右立构成机械转动连接；左立柱上嵌入安装一轴承支撑左侧转轴，左侧转轴嵌入转台左臂板， 嵌入右转动臂板的右侧转轴嵌入减速器；转动臂板上端安装的是载物台静 态平衡配重块。
5. 根据权利要求1或3所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台，其特征在于所述的Z轴向移动机构的Z轴丝杆板上连接一个云台接头，云台接头可安装各种型号光色测量仪。
6. 根据权利要求1或3所述方法构成的用于检测显示屏光色性能的龙 门式四维自动测量台，其特征在于所述的龙门式三维移动平台的X、 Y、 Z三维移动机构的电机都为伺服电机或步进电机，分别连接各自机构上的 航空插座，并各有一条带航空插头的线缆连接对应的移动控制电路，每个 移动控制电路采用单路伺服电机或步进电机的驱动器或三个移动控制电路 共用一个步进电机驱动器。
7. 根据权利要求1用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台 的构成方法，其特征在于还包括以下步骤在测量视角时，如果被测显示屏的中心同载物台的转动中心不重合，可通过移动三维移动平台实现光色 测量仪光轴线与测量点距离的自动跟踪，自动完成高精度的测量点位置坐 标修正。
全文摘要
本发明公开一种用于检测显示屏光色性能的龙门式四维自动测量台的构成方法以及用该方法的龙门式四维自动测量台，它涉及显示屏光色性能自动测量技术，由平台底座、龙门架、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴升降机构以及显示屏载物转动平台组成，通过各机构运动控制电路，灵活控制显示屏光色性能四维自动测量台完成光色测量仪三维移动和被测显示屏一维精确转动，具有光色测量仪运动平稳，显示屏转动半经小，结构新颖，所需驱动力小，体积小，重量轻，成本低，测量速度快，可靠性高等特点。可广泛应用于LCD、LED电视屏，显示器屏，手机屏等光色性能自动检测系统，在计算机管理下，智能的按照显示屏光色性能测试要求在三维方向精确调整测试点坐标位置以及显示屏的角度，快速完成光色性能检测。
文档编号G01M11/02GK101118719SQ200710070580
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者军 姚 申请人:浙江大学